Uranium
Ettevaatust! Uraan on ohtlik tervisele!
Koostis / struktuur
Keemiline element uraan (U), kuni temperatuurini 667,7 °C on stabiilne ortorombiline a-uraan. Loodusliku uraani isotoopkoostises on 99,28% 238U, 0,71% 235U ja 0,0054% 234U. Rakenduslikel eemärkidel uraani rikastatakse, eraldades tast isotoobi 235U. Jäägis, nn lahjendatud (vaesestatud) uraanis (ik depleted uranium), on isotoopi 235U 0,2 … 0,4%.
Omadused
Hõbevalge nõrgalt radioaktiivne* raske metall, tihedus 19 100 kg/m3. Sulab 1132 0C juures. Terasest veidi väiksema kõvadusega. Väikesed osakesed on pürofoorsed (isesüttivad). Radioaktiivsuse tõttu tekitab vähesel määral soojust (~ 0,1 W/t) ja on Maa-sisese soojuse peamisi allikaid.
* Puhta 235U aktiivsuskontsentratsioon on 80,0 kBq/g ja poolestusaeg 7,038·108 aastat, isotoobil 238U vastavalt 12,4 kBq/g ja 4.468·109 aastat.
Saamine
Uraan moodustus ca 6,6 miljardit aastat tagasi arvatavasti supernoovades. Teda esineb hajusalt looduses: kivimites keskmiselt 2 .. 4 ppm (sama palju kui Sn, W, Mo) ning
merevees. Tänapäeval eraldatakse uraanimaakidest, kus sisaldus on oluliselt suurem (> 0,1 %). Eestis toodeti pärast II maailmasõda uraani esimeste NL tuumapommide tarbeks Sillamäel (Google Maps) diktüoneemaargilliidist. Kõrge isotoobi 235U sisaldusega (alates 3,5% teatud tüüpi reaktorite tarbeks kuni üle 90% tuumarelvade tarbeks) uraani saamiseks looduslikku uraani rikastatakse.
Rakendused
Uraani ühendeid on kasutatud juba suht ammu keraamika ja klaasi värvimiseks. Rikastatud uraani kasutatakse tuumrelvades ja tuumareaktorites (lõhustumisreaktorid). Lahjendatud uraani kasutatakse tema suure tiheduse tõttu laevanduses raskustena, kiirguskaitses allikavarjestusena ja sõjanduses soomuseläbistajana (ik kinetic energy penetrator). Selline kasutus USA sõjalistes aktsioonides endises Jugoslaavias ja Kuveidis on tekitanud muret keskkonna- ja terviseprobleemidest uraani pihustumise tõttu keskkonda (sh atmosfääri).
Näidised
E87.1. Lahjendatud uraan. Näidis hoiul TÜ Füüsika Instituudi tuumaspektroskoopia laboris. Näidise mass 1460 g, aktiivsus 18 MBq (= 0,49 mCi). Isotoopide sisaldus: 235U – 0,229 % ja 238U – 99,771 %.
Demod, katsed
D87.1. Uraan oksüdeerub. Uraan on keemiliselt suhteliselt aktiivne element ja õhu käes kattub ta värske hõbedane pind (fotol vasakul) kollaka oksiidikirmega (UO2). Pikema aja vältel ja/või kuumutamisel võivad pinnal tekkida ka hapnikurikkamad oksiidid.
D87.2. Uraan on pürofoorne, tema küljest terasteravikuga löödud kübemed süttivad õhu käes.
D87.3. Uraan on radioaktiivne. Uraanitüki E87.1 gammaspekter, mõõdetud TÜ Füüsika Instituudi tuumaspektroskoopia laboris (Enn Realo). Selle spektri põhjal on määratud proovi isotoopkoostis (erinevad jooned vastavad erinevatele isotoopidele).
D87.4. Uraan säritab fotopaberi. Paksust mustast paberist ümbrikus olnud tavaline fotopaber oli 30 päeva jooksul eksponeeritud uraanitüki E87.1 kiirgusele. Pärast ilmutamist ilmnes paberil hallikas difuusne ala, mis kordab ümbrikul lebanud uraanitüki kontuuri. Fotol nähtav hele rõngakujuline ala oli kiirguse eest kaitstud seatinast seibidega (2 mm Pb).
Viited:
- Periodic Table : Scholar edition: uranium : The Essentials [13.04.2011].
- Uranium – Wikipedia [26.11.06].
- Depleted uranium – Wikipedia [26.11.06]]
Tänu: Aarne Vaik, Enn Realo, Andres Tennus
Koostas: JK