главная > справочник > химическая энциклопедия:

УРАН

Сульфиды: U₂S₃, U₃S₅, US₂, US₃, US. Сульфиды US и US₂ не раств. в воде, разлагаются неорг. кислотами, US в атмосфере O₂ воспламеняется при 375 ⁰C: получают взаимод. U c S или H₂S с послед, гомогенизацией при 1800 ⁰C.

Фосфиды: UP, U₃P₄, UP₂. Фосфид UP устойчив к окислению и гидролизу; не раств. в воде, разб. соляной кислоте, разлагается кипящей HNO₃, царской водкой; получают из простых B-B при 500-600 ⁰C с послед, гомогенизацией при 1000 ⁰C или взаимод. порошка U с PH₃ при 500 ⁰C; UP, обогащенный ²³⁵U,- перспективное ядерное топливо.

Известны соед. уран с Ge, Sn, Pb, Те и др. См. также Урана карбиды, Урана нитриды, Уранаты, Уранорганичесше соединения.

Получение. Технология уран тесно связана с урановым топливным циклом (см. Ядерный топливный цикл)и состоит из четырех составных частей, отличающихся изотопным составом перерабатываемых B-B и целями переработки. Производят: соед. уран с прир. соотношением изотопов (цель концен-трирование и очистка, подготовка к разделению изотопов или произ-ву Pu); соед., обогащенные изотопом ²³⁵U (цель -ироиз-во твэлов ядерных энергетич. установок в виде диоксида или сплавов уран, а также ядерного оружия): соед., обедненные изотопом ²³⁵U (цель - безопасное хранение, применение вне энергетики): соед., полученные из облученного ядерного горючего (т. наз. радиохим. произ-во, цель - отделение от Pu и Np, очистка от продуктов деления, подготовка к разделению изотопов и повторному изготовлению твэлов). Кроме того, создаются основы технологии уран применительно к уран-ториевому ядерному топливному циклу (высокотемпературные газовые ядерные реакторы с топливо. из ²³²Th и ²³³U в виде смешанных диоксидов или карбидов) и к уран-плутониевому циклу (реакторы на быстрых нейтронах с топливо. из ²³⁹Pu и ²³⁸U в виде смешанных диоксидов).

Переработка природных соед. уран включает обогащение руд (получение рудных концентратов), ураново-рудный передел (получение хим. концентратов), аффинаж (получение чистых соед. уран, в частности UF₄), сублиматное (гексафторидное) и металл.ргич. произ-ва. Для обогащения руд используют радиометрич., гравитационные, реже флотац. методы, магн. сепарацию (см. Обогащение полезных ископаемых}. Рудные концентраты обычно подвергают выщелачиванию с добавкой окислителей (MnO₂, NaClO₃, H₂SO₄ и др.), концентрируют уран с помощью ионообменной сорбции, осаждают диура-наты водным раствором NaOH или NH₃ и прокаливают до U₃O₈ (хим. концентрат). Рудные концентраты с высоким содержанием карбонат-ионов выщелачивают растворами Na₂CO₃. Этот процесс, а также сернокислотное выщелачивание сульфидсо-держащих руд часто проводят под давлением в автоклавах, используя в качестве окислителя O₂. Все большее значение приобретает экологически и экономически более выгодное подземное и кучное выщелачивание. В заметных масштабах извлекают уран при переработке фосфатных руд, в частности экстракцией из техн. H₃PO₄, а также сорбцией из морской и др. прир. вод.

Для аффинажа уран применяют методы жидкостной экстракции (обычно трибутилфосфатом из азотнокислых сред), сочетая их с сорбцией на ионообменной смоле и осаждением в виде уранатов. Очищенные растворы солей U(Vl) восстанавливают до U(IV), из них осаждают UF₄, который сушат и прокаливают. По др. способу получают UO₃, который восстанавливают H₂ и далее фторируют образовавшийся UO₂ газообразным HF. На сублиматных заводах UF₄ фторируют до UF₆, на металл.ргических - восстанавливают Ca или Mg до металл..

Разделение изотопов уран проводят методом диффузии UF₆ через пористые мембраны или с помощью центрифуг. Разрабатывают высокоэффективные лазерные методы. Обогащенный изотопом ²³⁵U (до содержания не менее 2,5-3,0%) поток UF₆ гидролизуют водными растворами, осаждают и прокаливают осадок, либо подвергают восстановит, пирогидролизу влажным H₂ до UO₂. Обедненный изотопом ²³⁵U (до содержания 0,2-0,4%) UF₆ восстанавливают до UF₄ и далее до металл., либо подвергают пирогидролизу до U₃O₈.

Твэлы после удаления оболочки растворяют в HNO₃, а раствор очищают методом многоступенчатой экстракции с использованием трибутилфосфата. Очищенный раствор UO₂(NO₃)₂ упаривают, подвергают денитрации и (при необходимости корректировки изотопного состава) превращают полученные оксиды в UF₆. Используют также осаждение и прокаливание оксалат. уранила UO₂C₂O₄·3H₂O или пероксида UO₄·2H₂O.

Определение. Качественно уран обнаруживают: по яркой желто-зеленой флуоресценции в присутствии NaF под действием УФ излучения; по образованию желтой окраски при добавлении H₂O₂ к карбонатному раствору или KCNS к кислым растворам; по красно-бурой окраске раствора в присутствии ферроцианида К или 8-гидрооксихинолина и др.

Количественно уран определяют: гравиметрически в виде U₃O₈, (UO₂)₂P₂O₇ и др.: титриметрически - в виде U⁴⁺ с использованием для титрования KMnO₄, K₂Cr₂O₇ и др.: фотометрически - по собств. окраске ионов уран Субмикрограм-мовые кол-ва У·(10^-6-10^-10 г) определяют люминесцентным методом. Применяют также электрохим. (полярография, по-тенциометрия, кулонометрия), радиометрич. (уд. a-активность ²³⁵U и ²³⁸U составляет соотв. 0,08 и 0,012 Бк/мкг), нейтронно-активационный (с использованием нуклидов ²³⁹U, ²³⁹Np или продуктов деления уран) и атомно-эмиссионный методы анализа.

Применение. уран используют главным образом в виде диоксида или сплавов в качестве ядерного топлива в ядерных реакторах на атомных электростанциях и в двигателях крупных транспортных ср-в (корабли, атомные лодки). При делении ядер 1 кг ²³⁵U выделяется ок. 2·10⁷кВт·ч энергии. ²³⁵U- источник энергии в ядерном оружии. Критич. масса ²³⁵U 50 кг (плотн. 19,5 г/см³, критич. радиус 9 см). ²³⁸U применяют для получения ²³⁹Pu. ²³³U - вторичное ядерное топливо. Обедненный изотопом ²³⁵U уран используют в бронебойных снарядах и пулях и др. См. также Урана сплавы.

Мировая добыча уран в нач. 80-х гг. 20 в. составляла ок. 50 тыс. т в год (без СССР).

Впервые уран в виде UO₂ открыл M. Клапрот в 1789, метал-лич. уран получил Э. Пелиго в 1841.

уран- общеклеточный яд, поражает все органы и ткани; его действие обусловлено хим. токсичностью и радиоактивностью. ПДК для растворимых соед. уран 0,015 мг/м³, для нерастворимых - 0.075 мг/м. Осн. мероприятия по борьбе с загрязнением воздушной среды пылью при добыче и переработке уран: макс, механизация процессов, герметизация оборудования, использование мокрых способов переработки сырья. MH. операции на радиохим. произ-вах проводят дистанционно, с применением биол. защиты.

Лит.: Громов Б. В., Введение в химическую технологию урана, M., 1978; Химия урана, под ред. Б. H. Ласкорина, M., 1981; Химия урана, под ред. Б. H. Ласкорина, Б. Ф. Мясоедова, M., 1989; Chemistry of the acunide elements, 2 ed., v. 1, N. Y., 1986, p. 169-442. Б. Ф. Мясоедов, Э. Г. Раков.

Дополнительная информация: "Јран: химические и физические свойства".
Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109