Uranova ruda. Minerali: Uranove rude Gdje se vadi uran?

Odakle je došao uran? Najvjerojatnije se pojavljuje tijekom eksplozije supernove. Činjenica je da za nukleosintezu elemenata težih od željeza mora postojati snažan tok neutrona, koji se događa upravo tijekom eksplozije supernove. Čini se da bi tada, tijekom kondenzacije iz oblaka novih zvjezdanih sustava koje on formira, uran, skupivši se u protoplanetarnom oblaku i budući vrlo težak, trebao potonuti u dubine planeta. Ali to nije istina. Uran je radioaktivni element i kada se raspadne oslobađa toplinu. Izračuni pokazuju da bi uran, kad bi bio ravnomjerno raspoređen po cijeloj debljini planeta, barem s istom koncentracijom kao na površini, emitirao previše topline. Štoviše, njegov bi protok trebao oslabiti kako se uran troši. Budući da ništa slično nije uočeno, geolozi vjeruju da je najmanje trećina urana, a možda i sav, koncentrirana u zemljinoj kori, gdje je njegov sadržaj 2,5∙10 –4%. Zašto se to dogodilo, ne raspravlja se.

Gdje se vadi uran? Urana na Zemlji nema tako malo – po zastupljenosti je na 38. mjestu. Većina ovog elementa nalazi se u sedimentnim stijenama - ugljičnim škriljevcima i fosforitima: do 8∙10 –3 odnosno 2,5∙10 –2%. Ukupno, zemljina kora sadrži 10 14 tona urana, ali glavni problem je što je jako raspršen i ne stvara moćne naslage. Otprilike 15 minerala urana su od industrijske važnosti. To je uranov katran - njegova osnova je četverovalentni uranov oksid, uranov liskun - razni silikati, fosfati i složeniji spojevi s vanadijem ili titanom na bazi šestovalentnog urana.

Što su Becquerelove zrake? Nakon otkrića X-zraka od strane Wolfganga Roentgena, francuski fizičar Antoine-Henri Becquerel zainteresirao se za sjaj uranovih soli koji nastaje pod utjecajem sunčeve svjetlosti. Htio je shvatiti ima li i ovdje rendgenskih zraka. Doista, bili su prisutni - sol je osvjetljavala fotografsku ploču kroz crni papir. U jednom od pokusa, međutim, sol nije bila osvijetljena, ali je fotografska ploča ipak potamnjela. Kad je metalni predmet stavljen između soli i fotografske ploče, tamnjenje ispod bilo je manje. Dakle, nove zrake nisu nastale uslijed pobuđivanja urana svjetlošću i nisu djelomično prošle kroz metal. U početku su ih nazivali "Becquerelovim zrakama". Naknadno je otkriveno da su to uglavnom alfa zrake s malim dodatkom beta zraka: činjenica je da glavni izotopi urana tijekom raspada emitiraju alfa česticu, a produkti kćeri također doživljavaju beta raspad.

Koliko je uran radioaktivan? Uran nema stabilne izotope; svi su radioaktivni. Najdugovječniji je uran-238 s vremenom poluraspada od 4,4 milijarde godina. Slijedi uran-235 - 0,7 milijardi godina. Oba prolaze kroz alfa raspad i postaju odgovarajući izotopi torija. Uran-238 čini više od 99% ukupnog prirodnog urana. Zbog ogromnog vremena poluraspada, radioaktivnost ovog elementa je niska, a osim toga, alfa čestice nisu u stanju prodrijeti kroz stratum corneum na površini ljudskog tijela. Kažu da je I. V. Kurchatov nakon rada s uranom jednostavno obrisao ruke rupčićem i nije patio od bolesti povezanih s radioaktivnošću.

Istraživači su se više puta okrenuli statistici bolesti radnika u rudnicima i pogonima za preradu urana. Evo, na primjer, nedavnog članka kanadskih i američkih stručnjaka koji su analizirali zdravstvene podatke više od 17 tisuća radnika u rudniku Eldorado u kanadskoj provinciji Saskatchewan za godine 1950-1999 ( Istraživanje okoliša, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Polazili su od činjenice da zračenje ima najjači učinak na krvne stanice koje se brzo množe, što dovodi do odgovarajućih vrsta raka. Statistike pokazuju da radnici u rudnicima imaju manju učestalost raznih vrsta raka krvi od prosječne kanadske populacije. U ovom slučaju glavnim izvorom zračenja ne smatra se sam uran, već plinoviti radon koji on stvara i produkti njegovog raspada, koji mogu ući u tijelo kroz pluća.

Zašto je uran štetan?? On je, kao i drugi teški metali, vrlo toksičan i može uzrokovati zatajenje bubrega i jetre. S druge strane, uran, kao raspršeni element, neizbježno je prisutan u vodi, tlu i, koncentrirajući se u hranidbenom lancu, ulazi u ljudsko tijelo. Razumno je pretpostaviti da su živa bića u procesu evolucije naučila neutralizirati uran u prirodnim koncentracijama. Uran je najopasniji u vodi, pa je WHO postavio granicu: u početku je bila 15 µg/l, ali je 2011. standard povećan na 30 µg/g. U pravilu u vodi ima mnogo manje urana: u SAD-u prosječno 6,7 µg/l, u Kini i Francuskoj - 2,2 µg/l. Ali ima i jakih odstupanja. Tako je u nekim područjima Kalifornije stotinu puta više od standarda - 2,5 mg/l, au južnoj Finskoj doseže 7,8 mg/l. Istraživači pokušavaju shvatiti je li standard WHO-a prestrog proučavajući učinak urana na životinje. Evo tipičnog posla ( BioMed Research International, 2014., ID 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Francuski su znanstvenici devet mjeseci hranili štakore vodom s dodacima osiromašenog urana, i to u relativno visokim koncentracijama - od 0,2 do 120 mg/l. Donja vrijednost je voda u blizini rudnika, dok gornja vrijednost nema nigdje - maksimalna koncentracija urana, izmjerena u Finskoj, iznosi 20 mg/l. Na iznenađenje autora - članak se zove: "Neočekivani izostanak primjetnog učinka urana na fiziološke sustave ..." - uran praktički nije utjecao na zdravlje štakora. Životinje su dobro jele, pravilno dobivale na težini, nisu se žalile na bolesti i nisu uginule od raka. Uran se, kako i treba, taložio prvenstveno u bubrezima i kostima te u stotinu puta manjim količinama u jetri, a njegovo nakupljanje očekivano je ovisilo o sadržaju u vodi. Međutim, to nije dovelo do zatajenja bubrega ili čak do primjetne pojave bilo kakvih molekularnih markera upale. Autori su predložili početak revizije strogih smjernica WHO-a. Međutim, postoji jedno upozorenje: učinak na mozak. U mozgu štakora bilo je manje urana nego u jetri, ali njegov sadržaj nije ovisio o količini u vodi. Ali uran je utjecao na rad antioksidativnog sustava mozga: aktivnost katalaze povećala se za 20%, glutation peroksidaze za 68-90%, a aktivnost superoksid dismutaze smanjila se za 50%, bez obzira na dozu. To znači da je uran očito izazvao oksidativni stres u mozgu i tijelo je na njega odgovorilo. Ovaj učinak - snažan učinak urana na mozak u nedostatku njegove akumulacije u njemu, usput, kao iu genitalijama - primijećen je i prije. Štoviše, voda s uranom u koncentraciji od 75-150 mg/l kojom su istraživači sa Sveučilišta u Nebraski hranili štakore šest mjeseci ( Neurotoksikologija i teratologija, 2005., 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), utjecao je na ponašanje životinja, uglavnom mužjaka, puštenih u polje: križali su uzice, uspravljali se na stražnje noge i češljali krzno drugačije od kontrolnih. Postoje dokazi da uran također dovodi do oštećenja pamćenja kod životinja. Promjene u ponašanju bile su u korelaciji s razinama oksidacije lipida u mozgu. Ispostavilo se da je voda s uranom učinila štakore zdravima, ali prilično glupima. Ovi će nam podaci biti korisni u analizi takozvanog sindroma Zaljevskog rata.

Kontaminira li uran mjesta za razvoj plina iz škriljca? Ovisi o tome koliko je urana u stijenama koje sadrže plin i kako je povezan s njima. Na primjer, izvanredni profesor Tracy Bank sa Sveučilišta u Buffalu proučavao je Marcellus Shale, koji se proteže od zapadnog New Yorka preko Pennsylvanije i Ohija do Zapadne Virginije. Pokazalo se da je uran kemijski povezan upravo s izvorom ugljikovodika (sjetimo se da srodni ugljikovi škriljevci imaju najveći sadržaj urana). Eksperimenti su pokazali da otopina korištena tijekom frakturiranja savršeno otapa uran. “Kada uran u tim vodama dospije na površinu, može izazvati kontaminaciju okolnog područja. To ne predstavlja opasnost od zračenja, ali uran je otrovni element,” napominje Tracy Bank u sveučilišnom priopćenju za tisak od 25. listopada 2010. Još uvijek nisu pripremljeni detaljni članci o riziku od onečišćenja okoliša uranom ili torijem tijekom proizvodnje plina iz škriljca.

Zašto je uran potreban? Ranije se koristio kao pigment za izradu keramike i stakla u boji. Sada je uran osnova nuklearne energije i atomskog oružja. U ovom slučaju koristi se njegovo jedinstveno svojstvo - sposobnost jezgre da se podijeli.

Što je nuklearna fisija? Raspad jezgre na dva nejednaka velika komada. Upravo zbog tog svojstva tijekom nukleosinteze uslijed neutronskog zračenja vrlo teško nastaju jezgre teže od urana. Suština fenomena je sljedeća. Ako omjer broja neutrona i protona u jezgri nije optimalan, ona postaje nestabilna. Tipično, takva jezgra emitira ili alfa česticu - dva protona i dva neutrona, ili beta česticu - pozitron, što je popraćeno transformacijom jednog od neutrona u proton. U prvom slučaju dobiva se element periodnog sustava, razmaknut dvije ćelije unatrag, u drugom - jedna stanica naprijed. No, osim što emitira alfa i beta čestice, jezgra urana sposobna je fisije - raspadanja na jezgre dva elementa u sredini periodnog sustava, primjerice barija i kriptona, što i čini dobivši novi neutron. Ovaj fenomen otkriven je nedugo nakon otkrića radioaktivnosti, kada su fizičari novootkriveno zračenje izložili svemu što su mogli. Evo kako o tome piše Otto Frisch, sudionik događaja (“Advances in Physical Sciences”, 1968, 96, 4). Nakon otkrića berilijevih zraka - neutrona - Enrico Fermi je njima zračio posebno uran da bi izazvao beta raspad - nadao se da će njime dobiti sljedeći, 93. element, koji se sada zove neptunij. Upravo je on otkrio novu vrstu radioaktivnosti u ozračenom uranu, koju je povezao s pojavom transuranovih elemenata. U isto vrijeme, usporavanje neutrona, za što je izvor berilija bio prekriven slojem parafina, povećalo je ovu induciranu radioaktivnost. Američki radiokemičar Aristide von Grosse sugerirao je da je jedan od tih elemenata protaktinij, ali je bio u krivu. Ali Otto Hahn, koji je tada radio na Sveučilištu u Beču i smatrao da je protaktinij otkriven 1917. godine njegova zamisao, odlučio je da mora otkriti koji su elementi dobiveni. Zajedno s Lise Meitner početkom 1938. Hahn je na temelju eksperimentalnih rezultata sugerirao da čitavi lanci radioaktivnih elemenata nastaju zbog višestrukih beta raspada jezgri urana-238 koje apsorbiraju neutrone i njegovih elemenata kćeri. Ubrzo je Lise Meitner bila prisiljena pobjeći u Švedsku, bojeći se mogućih odmazdi nacista nakon anschlussa Austrije. Hahn je, nastavivši eksperimente s Fritzom Strassmannom, otkrio da je među produktima i barij, element broj 56, koji se nikako ne može dobiti iz urana: svi lanci alfa raspada urana završavaju s mnogo težim olovom. Istraživači su bili toliko iznenađeni rezultatom da ga nisu objavili; samo su pisali pisma prijateljima, posebice Lise Meitner u Göteborgu. Tamo ju je za Božić 1938. posjetio njezin nećak Otto Frisch i šetajući u blizini zimskog grada - on na skijama, teta pješice - razgovarali su o mogućnosti pojave barija tijekom zračenja urana kao rezultat nuklearne fisije (za više informacija o Lise Meitner, pogledajte “Chemistry and Life”, 2013, br. 4). Vraćajući se u Kopenhagen, Frisch je doslovno uhvatio Nielsa Bohra na prolazu broda koji je polazio za Sjedinjene Države i rekao mu za ideju fisije. Bohr je, udarivši se po čelu, rekao: “Oh, kakve smo budale bili! Trebali smo ovo primijetiti ranije." U siječnju 1939. Frisch i Meitner objavili su članak o fisiji jezgri urana pod utjecajem neutrona. Do tada je Otto Frisch već proveo kontrolni eksperiment, kao i mnoge američke skupine koje su primile poruku od Bohra. Kažu da su se fizičari počeli razilaziti po svojim laboratorijima upravo tijekom njegovog referata 26. siječnja 1939. u Washingtonu na godišnjoj konferenciji o teorijskoj fizici, kada su shvatili bit ideje. Nakon otkrića fisije, Hahn i Strassmann revidirali su svoje pokuse i ustanovili, baš kao i njihovi kolege, da radioaktivnost ozračenog urana nije povezana s transuranijem, već s raspadom radioaktivnih elemenata nastalih tijekom fisije iz sredine periodnog sustava elemenata.

Kako dolazi do lančane reakcije u uranu? Ubrzo nakon što je eksperimentalno dokazana mogućnost fisije jezgri urana i torija (a na Zemlji nema drugih fisijskih elemenata u nekoj značajnijoj količini), Niels Bohr i John Wheeler, koji su radili na Princetonu, kao i neovisno o njima, Sovjetski teorijski fizičar Ya.I.Frenkel i Nijemci Siegfried Flügge i Gottfried von Droste stvorili su teoriju nuklearne fisije. Iz toga su slijedila dva mehanizma. Jedan je povezan s pragom apsorpcije brzih neutrona. Prema njemu, da bi započeo fisiju, neutron mora imati prilično visoku energiju, više od 1 MeV za jezgre glavnih izotopa - urana-238 i torija-232. Pri nižim energijama apsorpcija neutrona uranom-238 ima rezonantni karakter. Dakle, neutron s energijom od 25 eV ima površinu presjeka zahvata koja je tisućama puta veća nego kod drugih energija. U ovom slučaju neće biti fisije: uran-238 će postati uran-239, koji će se s poluživotom od 23,54 minute pretvoriti u neptunij-239, koji će se s poluživotom od 2,33 dana pretvoriti u dugovječni plutonij-239. Torij-232 će postati uran-233.

Drugi mehanizam je apsorpcija neutrona bez praga, a slijedi ga treći manje-više čest fisibilni izotop - uran-235 (kao i plutonij-239 i uran-233, koji se ne nalaze u prirodi): apsorbirajući bilo koji neutron, čak i spori, tzv. toplinski, s energijom kao za molekule koje sudjeluju u toplinskom gibanju - 0,025 eV, takva će se jezgra razdvojiti. I to je vrlo dobro: toplinski neutroni imaju površinu presjeka hvatanja četiri puta veću od brzih, megaelektronvoltnih neutrona. To je značenje urana-235 za cijelu kasniju povijest nuklearne energije: upravo on osigurava umnažanje neutrona u prirodnom uranu. Nakon što je pogodi neutron, jezgra urana-235 postaje nestabilna i brzo se raspada na dva nejednaka dijela. Usput se emitira nekoliko (u prosjeku 2,75) novih neutrona. Pogode li jezgre tog istog urana, uzrokovat će eksponencijalno razmnožavanje neutrona – doći će do lančane reakcije, koja će dovesti do eksplozije zbog brzog oslobađanja ogromne količine topline. Ni uran-238 ni torij-232 ne mogu tako funkcionirati: na kraju krajeva, tijekom fisije neutroni se emitiraju s prosječnom energijom od 1-3 MeV, odnosno, ako postoji energetski prag od 1 MeV, značajan dio neutroni sigurno neće moći izazvati reakciju, a reprodukcije neće biti. To znači da te izotope treba zaboraviti, a neutrone treba usporiti na toplinsku energiju kako bi što učinkovitije komunicirali s jezgrama urana-235. Istodobno, ne može se dopustiti njihova rezonantna apsorpcija uranom-238: uostalom, u prirodnom uranu ovaj je izotop nešto manji od 99,3% i neutroni se češće sudaraju s njim, a ne s ciljnim uranom-235. A djelujući kao moderator, moguće je održavati umnožavanje neutrona na konstantnoj razini i spriječiti eksploziju – kontrolirati lančanu reakciju.

Proračun koji su izvršili Ya. B. Zeldovich i Yu. B. Khariton iste kobne 1939. godine pokazao je da je za to potrebno upotrijebiti moderator neutrona u obliku teške vode ili grafita i obogatiti prirodni uran s uranom. 235 najmanje 1,83 puta. Tada im se ova ideja činila čistom fantastikom: “Treba napomenuti da približno dvostruko obogaćivanje onih prilično značajnih količina urana koje su potrebne za izvođenje lančane eksplozije,<...>je izuzetno glomazan zadatak, gotovo nemoguć u praksi.” Sada je taj problem riješen, a nuklearna industrija masovno proizvodi uran obogaćen uranom-235 do 3,5% za elektrane.

Što je spontana nuklearna fisija? Godine 1940. G. N. Flerov i K. A. Petrzhak otkrili su da se fisija urana može dogoditi spontano, bez ikakvih vanjskih utjecaja, iako je vrijeme poluraspada mnogo dulje nego kod običnog alfa raspada. Budući da takva fisija također proizvodi neutrone, ako im se ne dopusti da pobjegnu iz reakcijske zone, oni će poslužiti kao pokretači lančane reakcije. Upravo se ovaj fenomen koristi u stvaranju nuklearnih reaktora.

Zašto je potrebna nuklearna energija? Zeldovich i Khariton bili su među prvima koji su izračunali ekonomski učinak nuklearne energije (Uspekhi Fizicheskih Nauk, 1940, 23, 4). “...U ovom trenutku još je nemoguće donijeti konačne zaključke o mogućnosti ili nemogućnosti izvođenja reakcije nuklearne fisije s beskonačno razgranatim lancima u uranu. Ako je takva reakcija izvediva, tada se brzina reakcije automatski prilagođava kako bi se osiguralo njezino glatko napredovanje, unatoč ogromnoj količini energije kojom eksperimentator raspolaže. Ova je okolnost izuzetno povoljna za iskorištenje energije reakcije. Predstavimo stoga - iako je ovo podjela kože neubijenog medvjeda - neke brojke koje karakteriziraju mogućnosti energetskog korištenja urana. Ako se proces fisije odvija s brzim neutronima, dakle, reakcija hvata glavni izotop urana (U238), tada<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>trošak kalorije iz glavnog izotopa urana ispada da je približno 4000 puta jeftiniji nego iz ugljena (osim, naravno, ako se procesi "izgaranja" i odvođenja topline ne pokažu puno skupljim u slučaju urana od u slučaju ugljena). U slučaju sporih neutrona, trošak kalorije "uranija" (na temelju gornjih brojki) bit će, uzimajući u obzir da je zastupljenost izotopa U235 0,007, već samo 30 puta jeftiniji od kalorije "ugljena", sve ostale stvari su jednake.”

Prvu kontroliranu lančanu reakciju izveo je 1942. Enrico Fermi na Sveučilištu u Chicagu, a reaktorom se upravljalo ručno - gurajući grafitne šipke unutra i van kako se tok neutrona mijenjao. Prva elektrana izgrađena je u Obninsku 1954. godine. Osim proizvodnje energije, prvi reaktori također su radili na proizvodnji plutonija za oružje.

Kako radi nuklearna elektrana? Danas većina reaktora radi na spore neutrone. Obogaćeni uran u obliku metala, legure poput aluminija ili oksida stavlja se u dugačke cilindre koji se nazivaju gorivi elementi. Oni su na određeni način ugrađeni u reaktor, a između njih su umetnute šipke moderatora koje kontroliraju lančanu reakciju. S vremenom se u gorivom elementu nakupljaju otrovi reaktora - produkti fisije urana, koji također mogu apsorbirati neutrone. Kada koncentracija urana-235 padne ispod kritične razine, element se povlači iz upotrebe. Međutim, sadrži mnogo fisijskih fragmenata s jakom radioaktivnošću, koja se smanjuje tijekom godina, uzrokujući da elementi dugo emitiraju značajnu količinu topline. Čuvaju se u bazenima za hlađenje, a potom se ili zakopavaju ili se pokušavaju preraditi - kako bi se izvukao neizgoreni uran-235, proizvedeni plutonij (koji se koristio za izradu atomskih bombi) i drugi izotopi koji se mogu koristiti. Neiskorišteni dio šalje se u groblje.

U takozvanim brzim reaktorima ili oplodnim reaktorima oko elemenata se postavljaju reflektori od urana-238 ili torija-232. Oni usporavaju i šalju natrag u reakcijsku zonu neutrone koji su prebrzi. Neutroni usporeni do rezonantnih brzina apsorbiraju te izotope, pretvarajući se u plutonij-239, odnosno uran-233, koji mogu poslužiti kao gorivo za nuklearnu elektranu. Budući da brzi neutroni slabo reagiraju s uranom-235, njegova se koncentracija mora značajno povećati, ali to se isplati jačim neutronskim tokom. Unatoč činjenici da se breeder reaktori smatraju budućnošću nuklearne energije, budući da proizvode više nuklearnog goriva nego što troše, eksperimenti su pokazali da je njima teško upravljati. Sada je u svijetu ostao samo jedan takav reaktor - u četvrtoj elektrani Belojarske nuklearne elektrane.

Kako se kritizira nuklearna energija? Ako ne govorimo o nesrećama, glavna točka u argumentima protivnika nuklearne energije danas je prijedlog da se u izračun njezine učinkovitosti dodaju troškovi zaštite okoliša nakon stavljanja stanice izvan pogona i pri radu s gorivom. U oba slučaja postavljaju se izazovi pouzdanog zbrinjavanja radioaktivnog otpada, a to su troškovi koje snosi država. Postoji mišljenje da ako ih prenesete na troškove energije, tada će njegova ekonomska privlačnost nestati.

Protivljenja ima i među pristašama nuklearne energije. Njegovi predstavnici ističu jedinstvenost urana-235, koji nema zamjenu, jer alternativni izotopi koji se fisiraju toplinskim neutronima - plutonij-239 i uran-233 - zbog vremena poluraspada od tisuća godina, nisu pronađeni u prirodi. I oni se dobivaju upravo kao rezultat fisije urana-235. Ako ga ponestane, nestat će prekrasan prirodni izvor neutrona za nuklearnu lančanu reakciju. Kao rezultat takve rasipnosti, čovječanstvo će u budućnosti izgubiti priliku uključiti torij-232, čije su rezerve nekoliko puta veće od urana, u energetski ciklus.

Teoretski, akceleratori čestica mogu se koristiti za proizvodnju toka brzih neutrona s megaelektronvoltnom energijom. Međutim, ako govorimo, na primjer, o međuplanetarnim letovima na nuklearnom motoru, tada će implementacija sheme s glomaznim akceleratorom biti vrlo teška. Osiromašenje urana-235 stavlja točku na takve projekte.

Što je uran za oružje? Ovo je visoko obogaćeni uran-235. Njegova kritična masa - ona odgovara veličini komada tvari u kojem spontano dolazi do lančane reakcije - dovoljno je mala da proizvede streljivo. Takav se uran može koristiti za izradu atomske bombe, ali i kao fitilj za termonuklearnu bombu.

Koje su katastrofe povezane s uporabom urana? Energija pohranjena u jezgrama fisijskih elemenata je ogromna. Ako izmakne kontroli zbog previda ili namjerno, ova energija može izazvati mnogo problema. Dvije najveće nuklearne katastrofe dogodile su se 6. i 8. kolovoza 1945., kada su američke zračne snage bacile atomske bombe na Hirošimu i Nagasaki, ubivši i ranivši stotine tisuća civila. Katastrofe manjih razmjera povezane su s nesrećama u nuklearnim elektranama i poduzećima nuklearnog ciklusa. Prva veća nesreća dogodila se 1949. u SSSR-u u tvornici Mayak kod Čeljabinska, gdje se proizvodio plutonij; Tekući radioaktivni otpad završio je u rijeci Techa. U rujnu 1957. na njemu se dogodila eksplozija pri čemu je ispuštena velika količina radioaktivnog materijala. Jedanaest dana kasnije izgorio je britanski reaktor za proizvodnju plutonija u Windscaleu, a oblak s produktima eksplozije raspršio se nad zapadnom Europom. Godine 1979. izgorio je reaktor u nuklearnoj elektrani Three Mail Island u Pennsylvaniji. Najraširenije posljedice izazvale su nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil (1986.) i nuklearnoj elektrani Fukushima (2011.), kada su milijuni ljudi bili izloženi zračenju. Prvi su zatrpali ogromna područja, ispustivši 8 tona uranovog goriva i produkata raspada kao rezultat eksplozije, koja se proširila Europom. Drugi je zagađivao i, tri godine nakon nesreće, nastavlja zagađivati ​​Tihi ocean u ribolovnim područjima. Otklanjanje posljedica ovih nesreća bilo je jako skupo, a kada bi se ti troškovi raščlanili na trošak električne energije, on bi se značajno povećao.

Posebno pitanje su posljedice po zdravlje ljudi. Prema službenim statistikama, mnogi ljudi koji su preživjeli bombardiranje ili živjeli u kontaminiranim područjima imali su koristi od zračenja - prvi imaju duži životni vijek, drugi manje obolijevaju od raka, a stručnjaci pripisuju određeni porast smrtnosti društvenom stresu. Broj poginulih upravo od posljedica nesreća ili uslijed njihove likvidacije broji se stotinama ljudi. Protivnici nuklearnih elektrana ističu da su nesreće dovele do nekoliko milijuna preuranjenih smrti na europskom kontinentu, ali su jednostavno nevidljive u statističkom kontekstu.

Uklanjanje zemljišta iz ljudske upotrebe u zonama nesreća dovodi do zanimljivog rezultata: oni postaju svojevrsni prirodni rezervati u kojima raste bioraznolikost. Istina, neke životinje pate od bolesti povezanih s radijacijom. Ostaje otvoreno pitanje koliko će se brzo prilagoditi povećanoj pozadini. Također postoji mišljenje da je posljedica kroničnog zračenja "selekcija za budale" (vidi "Kemija i život", 2010., br. 5): čak iu embrionalnoj fazi preživljavaju primitivniji organizmi. Konkretno, u odnosu na ljude, to bi trebalo dovesti do smanjenja mentalnih sposobnosti kod generacije rođene u zagađenim područjima nedugo nakon nesreće.

Što je osiromašeni uran? Ovo je uran-238, koji ostaje nakon odvajanja urana-235 iz njega. Količine otpada od proizvodnje urana i gorivih elemenata za oružje su velike - samo u Sjedinjenim Državama nakupljeno je 600 tisuća tona takvog uranovog heksafluorida (za probleme s njim vidi Chemistry and Life, 2008, br. 5) . Sadržaj urana-235 u njemu je 0,2%. Ovaj otpad treba ili uskladištiti do boljih vremena, kada će se stvoriti reaktori na brzim neutronima i moći preraditi uran-238 u plutonij, ili nekako iskoristiti.

Našli su mu primjenu. Uran se, kao i drugi prijelazni elementi, koristi kao katalizator. Primjerice, autori članka u ACS Nano od 30. lipnja 2014. pišu da katalizator od urana ili torija s grafenom za redukciju kisika i vodikovog peroksida “ima ogroman potencijal za korištenje u energetskom sektoru”. Budući da uran ima veliku gustoću, služi kao balast za brodove i protuutege za zrakoplove. Ovaj je metal također prikladan za zaštitu od zračenja u medicinskim uređajima s izvorima zračenja.

Koje se oružje može napraviti od osiromašenog urana? Meci i jezgre za oklopne projektile. Računica je ovdje sljedeća. Što je projektil teži, njegova kinetička energija je veća. Ali što je veći projektil, to je njegov udar bio manje koncentriran. To znači da su potrebni teški metali visoke gustoće. Meci su napravljeni od olova (uralski lovci svojedobno su koristili i samorodnu platinu, dok nisu shvatili da je to plemeniti metal), dok su jezgre čahure izrađene od legure volframa. Ekolozi ističu da olovo zagađuje tlo na mjestima vojnih operacija ili lova te bi ga bilo bolje zamijeniti nečim manje štetnim, primjerice volframom. Ali volfram nije jeftin, a uran, slične gustoće, štetan je otpad. Istodobno je dopuštena kontaminacija tla i vode uranom približno dvostruko veća nego olovom. To se događa jer se zanemaruje slaba radioaktivnost osiromašenog urana (a ona je također 40% manja od prirodnog urana) i uzima u obzir doista opasan kemijski faktor: uran je, kao što se sjećamo, otrovan. Istodobno, njegova gustoća je 1,7 puta veća od gustoće olova, što znači da se veličina uranovih metaka može smanjiti za pola; uran je mnogo vatrostalniji i tvrđi od olova - manje isparava pri ispaljivanju, a kada pogodi metu stvara manje mikročestica. Općenito, uranov metak manje zagađuje okoliš od olovnog metka, iako takva uporaba urana nije pouzdano poznata.

Ali poznato je da se ploče od osiromašenog urana koriste za ojačavanje oklopa američkih tenkova (tome doprinosi njegova visoka gustoća i točka taljenja), a također umjesto legure volframa u jezgrama za oklopne projektile. Uranova jezgra je također dobra jer je uran piroforan: njegove vruće male čestice nastale pri udaru o oklop se rasplamsaju i pale sve oko sebe. Obje primjene smatraju se sigurnima od zračenja. Tako je izračun pokazao da bi posada čak i nakon godinu dana sjedenja u spremniku s uranskim oklopom napunjenim uranskim streljivom primila samo četvrtinu dopuštene doze. A da biste dobili godišnju dopuštenu dozu, trebate pričvrstiti takvo streljivo na površinu kože 250 sati.

Granate s uranovim jezgrama – za zrakoplovne topove od 30 mm ili podkalibre topništva – koristili su Amerikanci u posljednjim ratovima, počevši od iračke kampanje 1991. godine. Te su se godine obrušili na iračke oklopne jedinice u Kuvajtu i tijekom njihova povlačenja ispaljeno je 300 tona osiromašenog urana, od čega je 250 tona, odnosno 780 tisuća metaka, ispaljeno na zrakoplovne topove. U BiH je tijekom bombardiranja vojske nepriznate Republike Srpske potrošeno 2,75 tona urana, a tijekom granatiranja jugoslavenske vojske na području Kosova i Metohije 8,5 tona, odnosno 31 tisuća metaka. Budući da je WHO u to vrijeme bio zabrinut zbog posljedica korištenja urana, provedeno je praćenje. Pokazao je da se jedna salva sastoji od približno 300 metaka, od kojih je 80% sadržavalo osiromašeni uran. 10% je pogodilo ciljeve, a 82% je palo unutar 100 metara od njih. Ostali su se razbježali unutar 1,85 km. Granata koja je pogodila tenk izgorjela je i pretvorila se u aerosol, a uranova granata probila je lake mete poput oklopnih transportera. Tako bi se najviše jedna i pol tona granata mogla pretvoriti u uranovu prašinu u Iraku. Prema stručnjacima američkog centra za strateška istraživanja RAND Corporation, više od 10 do 35% iskorištenog urana pretvorilo se u aerosol. Hrvatski aktivist protiv uranskog streljiva Asaf Duraković, koji je radio u raznim organizacijama od bolnice King Faisal u Rijadu do Washingtonskog medicinskog istraživačkog centra za uran, procjenjuje da je samo u južnom Iraku 1991. godine formirano 3-6 tona submikronskih čestica urana, koji su bili raštrkani na širokom području, to jest, kontaminacija uranom tamo je usporediva s Černobilom.

U potrazi za jeftinijim izvorom energije koji ne bi štetio okolišu svjetska znanstvena zajednica posvetila je pozornost području nuklearne energije. Danas se broj nuklearnih reaktora koji se grade za proizvodnju energije broji stotinama. Uranova ruda se koristi kao sirovina za proizvodnju nuklearne energije. Sadrži tvari koje pripadaju obitelji aktinoida. Prema nekim procjenama, tlo sadrži 1000 puta više rude urana nego zlata. Prerađuje se za dobivanje goriva za nuklearne elektrane.

Značajke uranovih ruda

Uranova ruda u svom slobodnom obliku je sivo-bijeli metal, koji može imati prilično veliku količinu raznih nečistoća. Vrijedno je uzeti u obzir da se sam pročišćeni uran smatra kemijski aktivnom tvari. S obzirom na fizikalna, mehanička i kemijska svojstva urana, bilježimo sljedeće točke:

1. Vrelište ovog kemijskog elementa je 4200 stupnjeva Celzijusa, što značajno komplicira proces njegove obrade.
2. U zraku uran oksidira, može se otopiti u kiselinama i reagirati na vodu. Međutim, ovaj kemijski element ne komunicira s alkalijama, što se može nazvati njegovom značajkom.
3. Uz određeni utjecaj, tvar postaje izvor prilično velike količine energije. U tom slučaju nastaje relativno mala količina otpada čije zbrinjavanje danas predstavlja dosta problema.

Vrijedno je uzeti u obzir da mnogi uran smatraju rijetkim kemijskim elementom, budući da je njegova koncentracija u zemljinoj kori 0,002%. Uz tako relativno nisku koncentraciju ovog kemijskog elementa, još nije pronađena alternativna tvar. Naravno, za sada ima dovoljno rezervi za kontinuirano rudarenje urana i pogon nuklearnih elektrana ili motora.

Ležišta urana

Nije teško pogoditi da s tako relativno malim rezervama dotične tvari u utrobi zemlje i stalnim povećanjem potreba za materijalom, njegova cijena raste. U posljednje vrijeme otkriveno je dosta ležišta urana, a Australija se smatra vodećim u proizvodnji. Studije pokazuju da je više od 30% svih rezervi koncentrirano u ovoj zemlji. Najvećim depozitima smatraju se:

1. Beverly;
2. Olimpijska brana;
3. Ranger.

Zanimljivo je da se Kazahstan smatra glavnim konkurentom Australije u području iskopavanja rude urana. Više od 12% svjetskih rezervi koncentrirano je u ovoj zemlji. Unatoč prilično velikoj površini, Rusija ima samo 5% svjetskih rezervi.

Prema nekim informacijama, ruske rezerve iznose 400 tisuća tona urana. Krajem 2017. godine otkriveno je i razrađeno 16 polja. Zanimljivo je da ih je 15 koncentrirano u Transbaikaliji. Većina rude urana koncentrirana je u rudnom polju Streltsovsky.

Kao što je prethodno navedeno, ruda urana koristi se kao gorivo, što određuje stalnu potragu za njegovim ležištima. Danas se uran često koristi kao gorivo za raketne motore. U proizvodnji nuklearnog oružja, ovaj element se koristi za povećanje njihove snage. Neki proizvođači ga koriste za proizvodnju pigmenata koji se koriste u slikanju.

Vađenje ruda urana

Iskopavanje rude urana uspostavljeno je u mnogim zemljama. Vrijedno je uzeti u obzir da se danas mogu koristiti tri tehnologije za iskopavanje rude:

1. Kada je uran blizu površine zemlje, koristi se tehnologija otkrivanja. Vrlo je jednostavno i ne zahtijeva velike troškove. Za podizanje sirovina koriste se bageri i druga slična posebna oprema. Nakon preuzimanja i utovara na kipere, isporučuje se u pogone za preradu. Imajte na umu da ova tehnologija ima prilično velik broj nedostataka, ali zbog jednostavnosti proizvodnje postala je široko rasprostranjena. Tijekom razvoja ležišta dobivaju se kamenolomi čija površina može doseći nekoliko četvornih kilometara. Vrijedno je uzeti u obzir da ova metoda iskopavanja rude uzrokuje nepopravljivu štetu okolišu. Prilično velik broj velikih rudarskih tvrtki bavi se površinskom eksploatacijom urana.
2. Kada se ruda nalazi duboko u zemlji, stvaraju se rudnici. Tehnologija je prilično složena za implementaciju i također uključuje mehaničko vađenje materijala. Postoji prilično velik broj rudnika u kojima se vadi uran i druge rude. Ova metoda vađenja stijena povezana je s prilično visokim rizicima, budući da se plinski džepovi ili podvodne rijeke mogu nalaziti duboko u zemlji. Urušavanje svodova može dovesti do zatvaranja rudnika, smrti radnika i oštećenja skupe opreme. Međutim, ako je stijena u pitanju duboko zakopana, gotovo ju je nemoguće izvaditi na bilo koji drugi način.
3. Treći način je formiranje bušotina u koje se pumpa sumporna kiselina. U blizini prethodno izbušene bušotine stvara se druga, koja je namijenjena za podizanje već dobivene otopine. Nakon što je proces sorpcije završen, postavlja se oprema koja može podići tvari nalik smoli na površinu. Nakon što se nastala smola podigne na površinu, ona se obrađuje i odvaja uran.

Ispiranje na licu mjesta

Nedavno se sve više koristi treća metoda rudarenja urana. To je zbog činjenice da vam omogućuje postizanje visoke koncentracije potrebne tvari s minimalnim sadržajem zagađujućih kemijskih elemenata. Međutim, takva tehnologija zahtijeva precizna geološka istraživanja, budući da se bušotina mora provesti iznad ležišta dotične kemijske tvari. Inače, pri dodavanju kiseline, proces sorpcije pri niskoj koncentraciji urana će trajati dosta dugo.

U Rusiji se u većini slučajeva rudarenje urana odvija mehaničkim vađenjem. Osim toga, vađenje sirovina za proizvodnju nuklearnog goriva provodi se u Kini i Ukrajini.

Trenutno se nuklearna energija koristi u prilično velikom opsegu. Ako su se u prošlom stoljeću radioaktivni materijali uglavnom koristili za proizvodnju nuklearnog oružja, koje ima najveću razornu moć, onda se u naše vrijeme situacija promijenila. Nuklearna energija u nuklearnim elektranama pretvara se u električnu i koristi u potpuno miroljubive svrhe. Također se stvaraju nuklearni motori koji se koriste, primjerice, u podmornicama.

Glavni radioaktivni materijal koji se koristi za proizvodnju nuklearne energije je Uran. Ovaj kemijski element pripada obitelji aktinoida. Uran je 1789. godine otkrio njemački kemičar Martin Heinrich Klaproth dok je proučavao smolu, koja se danas naziva i "uranova smola". Novi kemijski element dobio je ime po nedavno otkrivenom planetu u Sunčevom sustavu. Radioaktivna svojstva urana otkrivena su tek krajem 19. stoljeća.

Uran se nalazi u sedimentnoj ljusci iu granitnom sloju. Ovo je prilično rijedak kemijski element: njegov sadržaj u zemljinoj kori je 0,002%. Osim toga, uran je u malim količinama sadržan u morskoj vodi (10–9 g/l). Zbog svoje kemijske aktivnosti uran se nalazi samo u spojevima i ne nalazi se u slobodnom obliku na Zemlji.

Uranove rude su prirodne mineralne tvorevine koje sadrže uran ili njegove spojeve u količinama u kojima je njegova uporaba moguća i ekonomski isplativa.Rude urana služe i kao sirovine za proizvodnju drugih radioaktivnih elemenata kao što su radij i polonij.

Danas je poznato oko 100 različitih minerala urana, od kojih se 12 aktivno koristi u industriji za dobivanje radioaktivnih materijala. Najvažniji minerali su uranovi oksidi (uranit i njegove varijante - smola i uranova crnica), njegovi silikati (kofinit), titaniti (davidit i brannerit), kao i hidrofosfati i uranov liskun.

Rude urana klasificiraju se prema različitim kriterijima. Osobito se odlikuju obrazovnim uvjetima. Jedna od vrsta su takozvane endogene rude, koje su se taložile pod utjecajem visokih temperatura i iz pegmatitnih talina i vodenih otopina. Endogene rude karakteristične su za naborana područja i aktivirane platforme. Egzogene rude nastaju u pripovršinskim uvjetima pa čak i na površini Zemlje tijekom procesa akumulacije (singenetske rude) ili kao rezultat (epigenetske rude). Javljaju se pretežno na površini mladih platformi. Metamorfogene rude koje su nastale preraspodjelom primarnog raspršenog urana tijekom metamorfizma sedimentnih slojeva. Metamorfogene rude karakteristične su za drevne platforme.

Osim toga, rude urana dijele se na prirodne i tehnološke. Prema prirodi mineralizacije urana razlikuju se: primarne uranove rude - (sadržaj U 4 + najmanje 75% ukupne količine), oksidirane uranove rude (sadrže uglavnom U 6 +) i miješane uranove rude, u kojima je U 4+ i U 6+ nalaze se u približno jednakim omjerima. Tehnologija njihove obrade ovisi o stupnju oksidacije urana. Na temelju stupnja neujednačenosti sadržaja U u grudičastom udjelu stijene ("kontrast") razlikuju se jako kontrastne, kontrastne, slabo kontrastne i nekontrastne uranove rude. Ovaj parametar određuje mogućnost i izvedivost obogaćivanja uranovih ruda.

Prema veličini agregata i zrna uranovih minerala razlikuju se: krupnozrnati (preko 25 mm u promjeru), srednjezrnati (3–25 mm), sitnozrnati (0,1–3 mm), sitnozrnati. (0,015–0,1 mm) i raspršene (manje od 0,015 mm) rude urana. Veličina zrna uranovih minerala također određuje mogućnost obogaćivanja rude. Prema sadržaju korisnih primjesa uranove rude se dijele na: uranove, uran-molibdenske, uran-vanadijeve, uran-kobalt-bizmut-srebrne i druge.

Prema kemijskom sastavu nečistoća uranove rude se dijele na: silikatne (sastoje se uglavnom od silikatnih minerala), karbonatne (više od 10-15% karbonatnih minerala), željezo-oksidne (željezno-uranske rude), sulfidne (više od 8- 10% sulfidnih minerala) i kaustobiolit koji se uglavnom sastoji od organske tvari.

Kemijski sastav ruda često određuje kako se prerađuju. Uran se iz silikatnih ruda izdvaja kiselinama, a iz karbonatnih ruda otopinama sode. Rude željeznog oksida podvrgavaju se taljenju u visokim pećima. Kaustobiolitne uranove rude ponekad se obogaćuju izgaranjem.

Kao što je gore spomenuto, sadržaj urana u zemljinoj kori je prilično nizak. U Rusiji postoji nekoliko nalazišta uranovih ruda:

Zherlovoe i Argunskoye polja. Nalaze se u okrugu Krasnokamensky u regiji Chita. Rezerve ležišta Zherlovoye iznose 4.137 tisuća tona rude, koje sadrže samo 3.485 tona urana (prosječni sadržaj 0,082%), kao i 4.137 tona molibdena (sadržaj 0,227%). Rezerve urana kategorije C1 na ležištu Argun iznose 13.025 tisuća tona rude, 27.957 tona urana (prosječni sadržaj 0,215%) i 3.598 tona molibdena (prosječni sadržaj 0,048%). Rezerve u kategoriji C2 su: 7.990 tisuća tona rude, 9.481 tona urana (s prosječnim sadržajem 0,12%) i 3.191 tona molibdena (s prosječnim sadržajem 0,0489%). Otprilike 93% cjelokupnog ruskog urana iskopano je ovdje.

5 ležišta urana ( Istočnoje, Količkanskoje, Dybrynskoye, Namarusskoye, Koretkondinskoye) nalaze se na teritoriju Republike Burjatije. Ukupne istražene rezerve ležišta iznose 17,7 tisuća tona urana, predviđeni resursi procjenjuju se na još 12,2 tisuće tona.

Khiagdinskoye nalazište urana. Ekstrakcija se provodi metodom bušotinskog podzemnog ispiranja. Istražene rezerve ovog polja u kategoriji C1+C2 procjenjuju se na 11,3 tisuća tona. Ležište se nalazi na teritoriju Republike Burjatije.

Radioaktivni materijali se koriste ne samo za stvaranje nuklearnog oružja i goriva. Na primjer, uran se u malim količinama dodaje staklu kako bi mu dao boju. Uran je sastavni dio raznih metalnih legura i koristi se u fotografiji i drugim područjima.

Kada su otkriveni radioaktivni elementi periodnog sustava, čovjek je naposljetku došao do njihove upotrebe. To se dogodilo s uranom. Koristio se i u vojne i u miroljubive svrhe. Uranova se ruda prerađivala, a dobiveni element korišten je u industriji boja i lakova te stakla. Nakon što je otkrivena njegova radioaktivnost, počelo se koristiti u Koliko je ovo gorivo čisto i ekološki prihvatljivo? O tome se još raspravlja.

Prirodni uran

Uran u prirodi ne postoji u čistom obliku – on je sastavni dio ruda i minerala. Glavne rude urana su karnotit i smolina. Također, značajna ležišta ovog strateškog minerala pronađena su u mineralima rijetkih zemalja i treseta - ortitu, titanitu, cirkonu, monazitu, ksenotimeu. Naslage urana mogu se pronaći u stijenama s kiselim okolišem i visokim koncentracijama silicija. Njegovi pratioci su kalcit, galenit, molibdenit itd.

Svjetske naslage i rezerve

Do danas su istražena mnoga ležišta u 20-kilometarskom sloju zemljine površine. Sve one sadrže ogroman broj tona urana. Ova količina može opskrbljivati ​​čovječanstvo energijom za mnoge stotine godina. Vodeće zemlje u kojima se ruda urana nalazi u najvećim količinama su Australija, Kazahstan, Rusija, Kanada, Južnoafrička Republika, Ukrajina, Uzbekistan, SAD, Brazil, Namibija.

Vrste urana

Radioaktivnost određuje svojstva kemijskog elementa. Prirodni uran sastoji se od tri izotopa. Dvojica od njih su utemeljitelji radioaktivnog niza. Prirodni izotopi urana koriste se za stvaranje goriva za nuklearne reakcije i oružja. Uran-238 također služi kao sirovina za proizvodnju plutonija-239.

Izotopi urana U234 su nuklidi kćeri U238. Oni su prepoznati kao najaktivniji i daju snažno zračenje. Izotop U235 je 21 puta slabiji, iako se uspješno koristi u gore navedene svrhe - ima sposobnost podržavanja bez dodatnih katalizatora.

Osim prirodnih, postoje i umjetni izotopi urana. Danas ih je poznato 23, od kojih je najvažniji U233. Odlikuje se sposobnošću da se aktivira pod utjecajem sporih neutrona, dok ostali zahtijevaju brze čestice.

Klasifikacija ruda

Iako se uran može naći gotovo posvuda - čak iu živim organizmima - slojevi u kojima se nalazi mogu varirati u vrsti. O tome ovise i metode ekstrakcije. Uranova ruda klasificira se prema sljedećim parametrima:

1. Uvjeti nastanka - endogene, egzogene i metamorfogene rude.
2. Priroda mineralizacije urana je primarna, oksidirana i miješana uranova ruda.
3. Agregat i veličina zrna minerala - krupnozrnate, srednjezrnaste, sitnozrnate, sitnozrnaste i disperzne frakcije rude.
4. Korisnost nečistoća - molibden, vanadij itd.
5. Sastav nečistoća je karbonat, silikat, sulfid, željezni oksid, kaustobiolit.

Ovisno o tome kako je uranova ruda klasificirana, postoji metoda za izdvajanje kemijskog elementa iz nje. Silikat se tretira raznim kiselinama, karbonat - otopinama sode, kaustobiolit se obogaćuje izgaranjem, a željezni oksid se tali u visokoj peći.

Kako se vadi uranova ruda?

Kao iu svakom rudarskom poslu, postoji određena tehnologija i metode za ekstrakciju urana iz stijene. Sve ovisi i o tome koji se izotop nalazi u sloju litosfere. Uranova ruda se vadi na tri načina. Ekonomski je isplativo izolirati element iz stijene kada je njegov sadržaj 0,05-0,5%. Postoje rudarski, kamenolomski i islužni načini vađenja. Upotreba svakog od njih ovisi o sastavu izotopa i dubini stijene. U plitkim ležištima moguća je eksploatacija uranove rude u kamenolomu. Rizik od izloženosti zračenju je minimalan. Nema problema s opremom - naširoko se koriste buldožeri, utovarivači i kiper kamioni.

Rudarstvo je složenije. Ova metoda se koristi kada se element pojavljuje na dubini do 2 kilometra i ekonomski je isplativ. Stijena mora sadržavati visoku koncentraciju urana kako bi bila vrijedna rudarenja. Adit pruža maksimalnu sigurnost, to je zbog načina na koji se ruda urana vadi pod zemljom. Radnici su opremljeni posebnom odjećom, a radno vrijeme je strogo ograničeno. Rudnici su opremljeni dizalima i pojačanom ventilacijom.

Ispiranje - treća metoda - najčišća je s ekološkog gledišta i sigurnosti zaposlenika rudarske tvrtke. Kroz sustav izbušenih bušotina pumpa se posebna kemijska otopina. Otapa se u formaciji i zasićuje spojevima urana. Zatim se otopina ispumpava i šalje u pogone za preradu. Ova metoda je progresivnija, omogućuje smanjenje ekonomskih troškova, iako postoji niz ograničenja za njezinu upotrebu.

Depoziti u Ukrajini

Zemlja se pokazala sretnim vlasnikom naslaga elementa iz kojeg se proizvodi.Prema prognozama, ukrajinske rude urana sadrže do 235 tona sirovina. Trenutno su potvrđena samo ležišta koja sadrže oko 65 tona. Određeni iznos je već razvijen. Dio urana korišten je u zemlji, a dio je izvezen.

Glavnim nalazištem smatra se područje Kirovogradske uranove rude. Sadržaj urana je nizak - od 0,05 do 0,1% po toni stijene, pa je cijena materijala visoka. Kao rezultat toga, dobivene sirovine se u Rusiji razmjenjuju za gotove gorivne šipke za elektrane.

Drugo veliko ležište je Novokonstantinovskoye. Sadržaj urana u stijeni omogućio je smanjenje troškova gotovo 2 puta u usporedbi s Kirovogradom. Međutim, od 90-ih godina prošlog stoljeća nije bilo nikakvih radova, svi rudnici su potopljeni. Zbog pogoršanih političkih odnosa s Rusijom, Ukrajina bi mogla ostati bez goriva za

Ruska uranova ruda

Po proizvodnji urana, Ruska Federacija je na petom mjestu među ostalim zemljama svijeta. Najpoznatiji i najmoćniji su Khiagdinskoye, Kolichkanskoye, Istochnoye, Koretkondinskoye, Namarusskoye, Dobrynskoye (Republika Buryatia), Argunskoye, Zherlovoye.U regiji Chita se vadi 93% cjelokupnog iskopanog ruskog urana (uglavnom metodama kamenoloma i rudnika).

Situacija je malo drugačija s nalazištima u Burjatiji i Kurganu. Uranova ruda u Rusiji u tim regijama deponirana je na takav način da omogućuje vađenje sirovina ispiranjem.

Ukupno se u Rusiji predviđaju nalazišta od 830 tona urana, a potvrđene rezerve su oko 615 tona. To su također nalazišta u Jakutiji, Kareliji i drugim regijama. Budući da je uran strateška globalna sirovina, brojke mogu biti netočne, budući da je većina podataka klasificirana i samo određena kategorija ljudi ima pristup njima.

Posljednjih godina sve je aktualnija tema nuklearne energije. Za proizvodnju nuklearne energije uobičajeno je koristiti materijal kao što je uran. To je kemijski element koji pripada obitelji aktinoida.

Kemijska aktivnost ovog elementa određuje činjenicu da se ne nalazi u slobodnom obliku. Za njegovu proizvodnju koriste se mineralne formacije koje se nazivaju uranove rude. Oni koncentriraju takvu količinu goriva koja omogućuje da se ekstrakcija ovog kemijskog elementa smatra ekonomski racionalnom i isplativom. U ovom trenutku, sadržaj ovog metala u utrobi našeg planeta premašuje rezerve zlata u 1000 puta(cm.). Općenito, naslage ovog kemijskog elementa u tlu, vodenom okolišu i stijenama procjenjuju se na više od 5 milijuna tona.

U slobodnom stanju uran je sivo-bijeli metal koji karakteriziraju 3 alotropske modifikacije: rombske kristalne, tetragonalne i tjelesno centrirane kubične rešetke. Vrelište ovog kemijskog elementa je 4200 °C.

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

Rude urana u Rusiji obično se klasificiraju prema različitim kriterijima. Najčešće se razlikuju po obrazovanju. Da, postoje endogene, egzogene i metamorfogene rude. U prvom slučaju radi se o mineralnim tvorevinama nastalim pod utjecajem visokih temperatura, vlage i talina pegmatita. Egzogene mineralne formacije urana pojavljuju se u površinskim uvjetima. Mogu se formirati izravno na površini zemlje. To se događa zbog kruženja podzemnih voda i nakupljanja sedimenata. Metamorfogene mineralne formacije nastaju kao rezultat preraspodjele prvobitno raspršenog urana.

Prema razini sadržaja urana ove prirodne formacije mogu biti:

• super bogati (preko 0,3%);
• bogato (od 0,1 do 0,3%);
• privatnici (od 0,05 do 0,1%);
• loše (od 0,03 do 0,05%);
• izvanbilančno (od 0,01 do 0,03%).

Suvremena uporaba urana

Danas se uran najčešće koristi kao gorivo za raketne motore i nuklearne reaktore. S obzirom na svojstva ovog materijala, namijenjen je i povećanju snage nuklearnog oružja. Ovaj kemijski element također je pronašao svoju primjenu u slikarstvu. Aktivno se koristi kao žuti, zeleni, smeđi i crni pigmenti. Uran se također koristi za izradu jezgri za oklopne projektile.

Rudarstvo uranove rude u Rusiji: što je potrebno za to?

Vađenje radioaktivnih ruda provodi se pomoću tri glavne tehnologije. Ako su naslage rude koncentrirane što je moguće bliže površini zemlje, tada je uobičajeno koristiti tehnologiju otvorene jame za njihovo vađenje. Uključuje korištenje buldožera i bagera, koji kopaju velike rupe i utovaruju dobivene minerale u kamione. Zatim se šalje u kompleks za obradu.

Kada se ova mineralna formacija nalazi duboko, uobičajeno je koristiti tehnologiju podzemnog rudarenja, koja uključuje stvaranje rudnika dubine do 2 kilometra. Treća tehnologija bitno se razlikuje od prethodnih. Ispiranje u zemlji radi razvoja naslaga urana uključuje bušenje bušotina kroz koje se sumporna kiselina pumpa u naslage. Zatim se izbuši još jedna bušotina, koja je potrebna za pumpanje dobivene otopine na površinu zemlje. Zatim prolazi kroz proces sorpcije, koji omogućuje skupljanje soli ovog metala na posebnoj smoli. Posljednja faza SPV tehnologije je ciklička obrada smole sumpornom kiselinom. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, koncentracija ovog metala postaje maksimalna.

Ležišta uranove rude u Rusiji

Rusija se smatra jednim od svjetskih lidera u eksploataciji ruda urana. Tijekom proteklih nekoliko desetljeća Rusija se stalno nalazila među prvih 7 vodećih zemalja po ovom pokazatelju.

Najveće naslage ovih prirodnih mineralnih formacija su:

Najveća nalazišta rudarstva urana u svijetu - vodeće zemlje

Australija se smatra svjetskim liderom u rudarenju urana. Više od 30% svih svjetskih rezervi koncentrirano je u ovoj državi. Najveća australska nalazišta su Olympic Dam, Beverly, Ranger i Honemoon.

Glavni konkurent Australije je Kazahstan, koji sadrži gotovo 12% svjetskih rezervi goriva. Kanada i Južna Afrika sadrže po 11% svjetskih rezervi urana, Namibija - 8%, Brazil - 7%. Rusija zatvara prvih sedam s 5%. Na popisu vodećih nalaze se i zemlje poput Namibije, Ukrajine i Kine.

Najveća svjetska nalazišta urana su:

Polje	Zemlja	Započnite obradu
Olimpijska brana	Australija	1988
Rossing	Namibija	1976
Rijeka McArthur	Kanada	1999
Inkai	Kazahstan	2007
Vlast	Južna Afrika	2007
Ranger	Australija	1980
Kharasan	Kazahstan	2008

Rezerve i obujam proizvodnje uranove rude u Rusiji

Istražene rezerve urana u našoj zemlji procjenjuju se na više od 400 tisuća tona. U isto vrijeme, predviđeni resursi su veći od 830 tisuća tona. Od 2017. u Rusiji postoji 16 nalazišta urana. Štoviše, 15 ih je koncentrirano u Transbaikaliji. Glavnim nalazištem uranove rude smatra se rudno polje Streltsovskoe. U većini domaćih ležišta proizvodnja se odvija metodom okna.

• Uran je otkriven još u 18. stoljeću. Godine 1789. njemački znanstvenik Martin Klaproth uspio je iz rude proizvesti uran sličan metalu. Zanimljivo je da je ovaj znanstvenik i pronalazač titana i cirkonija.
• Spojevi urana aktivno se koriste u području fotografije. Ovaj se element koristi za bojanje pozitiva i poboljšanje negativa.
• Glavna razlika između urana i ostalih kemijskih elemenata je njegova prirodna radioaktivnost. Atomi urana imaju tendenciju neovisnih promjena tijekom vremena. Pritom emitiraju zrake nevidljive ljudskom oku. Ove zrake su podijeljene u 3 vrste - gama, beta i alfa zračenje (vidi).