• Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

uran

Oprindelige forfattere ASmi, Bos, Gram, HeSø, OWD og SERa Seneste forfatter Redaktionen

/@api/deki/files/29208/=ud_b_62033.mp3?revision=2

/@api/deki/files/29209/=ud_a_62033.mp3?revision=2

Uran. Uranminen Pronto, en nedlagt mine i Elliot Lake-Blind River-området i Ontario, Canada. Slammet i forgrunden og søen th. er affaldsdepoter, som stammer fra den tidlige brydningsperiode i 1950'erne, da kravene til miljøbeskyttelse var minimale.

Uran. Uranminen Pronto, en nedlagt mine i Elliot Lake-Blind River-området i Ontario, Canada. Slammet i forgrunden og søen th. er affaldsdepoter, som stammer fra den tidlige brydningsperiode i 1950'erne, da kravene til miljøbeskyttelse var minimale.

uran, grundstof nr. 92; atomtegn U. Uran, der er et af actiniderne, er et sølvhvidt tungmetal. Det er et af de tungeste metaller, der kendes, det er smedeligt, strækbart og lidt blødere end stål, og det er svagt paramagnetisk. I atmosfærisk luft overtrækkes det af et gråt lag af uranoxid (U3O8). I meget findelt form bryder det i brand ved kontakt med luften og reagerer med vand under udvikling af hydrogen og dannelse af uranoxid. Uran kan opløses i salpetersyre under dannelse af uranylnitrat (UO2(NO3)2).

Uran er opkaldt efter planeten Uranus.

Der kendes 19 uranisotoper, som alle er radioaktive. I naturen findes isotoper med nukleontal 234 (0,006 %), 235 (0,71 %) og 238 (99,28 %). De har forholdsvis lange halveringstider, hhv. 245.000, 0,704 mia. og 4,46 mia. år. 235U og 238U er første led i radioaktive henfaldsserier, som afsluttes med stabilt bly, hhv. 207Pb og 206Pb; man regner med, at disse isotoper har været til stede, siden Jorden blev dannet. 233U er femte led i en henfaldsserie, der er indledt med 241Pu, og som slutter ved 209Bi. Der er en meget lille mængde plutonium i alle uranmineraler, og 233U er løbende blevet dannet, efter at Jorden opstod.

Egenskaber
Nummer92
AtomtegnU
Navnuran
Relativ atommasse238,03
Densitet19,05 g/cm3
Smeltepunkt1132 °C
Kogepunkt4000 °C
Opdagelse1789 (M.H. Klaproth)

Adskillelse af naturligt forekommende uran i isotoper er kompliceret. Det gøres ved at omdanne uran til uranhexafluorid (UF6), som allerede ved 56 °C er en gas, og udnytte den lille masseforskel (235UF6 er ca. 1% lettere end 238UF6). Ved elektromagnetisk separation (se massespektroskopi) kan isotoperne skilles, men udbyttet er ringe. Større mængder kan delvis separeres ved en kombineret centrifuge- og diffusionsteknik. Beriget uran er uran med mere end 0,71% 235U. Forarmet (depleteret) uran er uran med under 0,71% 235U.

Annonce

Historie

I en vis forstand kan uran regnes til oldtidsmetallerne, idet glas, der er farvet gulgrønt ved under fremstillingen at være tilsat ca. 1 % begblende (uranoxid), kendes fra romerske oldtidsfund. Man har omkring Kristi fødsel vidst, at mineralet begblende var noget særligt. Første nedskrevne beretning er fra ca. 1500 og omtaler en forekomst i Erzgebirge.

Den kemiske revolution i slutningen af 1700-t. medførte et nyt grundstofbegreb, og en af periodens pionerer, M.H. Klaproth, undersøgte i 1789 begblende fra Joachimstal og fandt, at malmen indeholdt et dengang ukendt grundstof. Han opløste begblende i salpetersyre, filtrerede og inddampede og fik et gult stof, formentlig urantrioxid eller uranylnitrat. Ved opvarmning med trækul fik han dannet et sort pulver, som han beskrev som et nyt grundstof, og som han gav navnet uranium efter planeten Uranus, der få år forinden var blevet opdaget af W. Herschel.

I 1841 viste E.M. Péligot, at Klaproths sorte pulver ikke var det rene metal, og samme år isolerede han uran. Det var strålingen fra et uransalt, der førte til H. Becquerels opdagelse af radioaktivitet i 1896. Fission af 235U, når kernen absorberer en neutron, blev opdaget i 1938 af de to tyske kemikere O. Hahn og F. Strassmann. Denne opdagelse var indledningen til atomalderen.

Geokemi og mineraler

Uran er et lithofilt grundstof, dvs. at det er koncentreret i Jordens skorpe, som har et gennemsnitsindhold på 2,7 g uran/t. Uran optræder i to oxidationstrin i naturen, +4 og +6. U4+ oxideres i sur væske let til U6+ og danner uranylioner, UO22+, der er letopløselige i vand.

I magmabjergarter findes uran som U4+ i uraninit og som "forurening" i mineraler som allanit, apatit, zircon og monazit. Indholdet stiger fra mindre end 1 g/t i basalt over 2-15 g/t i granit til mere end 300 g/t i nefelinsyenitter som fx lujavrit i Ilímaussaq-komplekset i Sydgrønland (se Kvanefjeld). I sedimenter koncentreres uran, hvor overfladevandets indhold af opløste uranylioner reduceres til U4+ af organisk materiale; alunskifre kan fx have over 200 g/t uran, kul mere end 1000 g/t. Fosforit kan indeholde mere end 300 g/t uran, idet U4+ kan erstatte calcium i apatit, der er hovedbestanddelen af fosforit. Der findes mere end 100 mineraler med uran som en hovedbestanddel: oxider, carbonater, sulfater, arsenater, fosfater, vanadater, niobater og silikater. De vigtigste er oxiderne uraninit og begblende samt de gule, grønne og orange mineraler med uranylioner, de såkaldte uranglimmere, der er fosfater, vanadater og silikater som autunit, carnotit, torbenit og uranophan.

Forekomster

Uran. Uranbegblende fra Port Radium, Northwest Territories, Canada. Den kugleformede (botryoidale) form viser, at mineralet sandsynligvis er dannet i vand ved hærdning af meget fint (kolloidalt) materiale. Stykket måler 7,3 cm i længden.

Uran. Uranbegblende fra Port Radium, Northwest Territories, Canada. Den kugleformede (botryoidale) form viser, at mineralet sandsynligvis er dannet i vand ved hærdning af meget fint (kolloidalt) materiale. Stykket måler 7,3 cm i længden.

Uran udvindes af flere forskellige typer af forekomster. Den tidligste udvinding fandt sted i åreforekomster af begblende i Jáchymov i Tjekkiet, Shinkolobwe i Den Demokratiske Republik Congo, Great Bear Lake i Canada og Cornwall i England, hvor begblende findes sammen med sulfidmineraler af sølv, cobalt m.m. Den storstilede udvinding af uran til først atombomber og efter 2. Verdenskrig kernekraft fandt især sted i tre typer af forekomster: sandsten imprægneret med uranylmineraler som carnotit i Coloradoplateauet, USA; prækambriske konglomerater ved Blind River, Canada og Witwatersrand, Sydafrika, hvor uraninit er aflejret i sedimenter, fordi atmosfæren dengang havde et for lavt indhold af ilt til dannelse af uranylioner; åreforekomster knyttet til diskordanser mellem et grundfjeld og overlejrende dæklag i Saskatchewan, Canada og Alligator River, Australien.

Uran brydes i miner i 19 lande. De største producenter er Kasakhstan, Canada, Australien og Niger. I alt blev der i 2013 brudt ca. 59.000 tons. De kendte reserver er på ca. 5,3 mio. tons (2011).

Teknisk fremstilling og anvendelse

Uran oprenses fra begblende og uraninit ad kemisk vej til uranoxid, UO2, der anvendes som brændsel i kernereaktorer. Kun en mindre del oparbejdes til fluoridet UF6 og beriges, dvs. at isotopen 235U opkoncentreres over det naturlige indhold på 0,7% (se berigning). Berigningen efterlader forarmet uranfluorid med ca. 0,2% 235U; med brint eller CFC reduceres det til UF4 og derpå med calcium eller magnesium til metallisk uran. Både naturligt og beriget uran anvendes til reaktorbrændsel, oftest legeret med aluminium, molybdæn eller niobium.

Forarmet uran anvendes til afskærmning af kraftige røntgen-, gamma- og neutronstråler, hvor pladsen er trang, fx i udstyr til udtagning af brændselselementer fra reaktorer, samt ved stråleterapi og transport af højaktive isotoper. Urans store densitet begrunder også anvendelsen af forarmet uran i kampvognspanser og i panserbrydende projektiler.

Forarmet uran blev første gang anvendt i kamp af amerikanerne under Golfkrigen i 1991, og NATO anvendte det i Kosovo i 1999. I begge tilfælde er brugen af forarmet uran i projektiler under mistanke for at være sygdomsfremkaldende for soldater og civile, der har været i kontakt med stoffet. Det er først og fremmest urans skadelige kemiske virkninger som tungmetal, der er i søgelyset. Flere NATO-lande, bl.a. Danmark, har iværksat undersøgelser af soldater, som har været udstationeret i områder, hvor forarmet uran har været anvendt.

Forbindelser

Uran optræder i forbindelser med oxidationstrin -3, som urantrihydrid, UH3, og fra +3 til +6, samt i en række intermetalliske og lignende forbindelser uden veldefinerede oxidationstrin.

Oxider. I systemet uran-oxygen findes en række ikke-støkiometriske oxider som fx UO2±x samt forbindelserne U4O9, U3O7, U3O8 og UO3. Alle uranoxider er opløselige i konc. salpetersyre eller perklorsyre. Ved opvarmning af UO3 med alkalihydroxider eller -carbonater dannes dobbeltoxider som fx M2UO4, M2U2O7 og M2U6O19, hvor M kan være lithium, natrium, kalium, rubidium eller cæsium. De betegnes under et som uranater. UO2±x med x = 0 er et vigtigt reaktorbrændsel. Ved opløsning af UO3 i stærk syre dannes uranylionen, UO22+, der danner en række salte, fx uranylnitrat, der er opløseligt i ether.

Halogenider. Forbindelser af typen UXy, hvor X kan være fluor, klor, brom eller jod findes med y = 3-6 for fluor og klor, med y = 3-5 for brom samt med y = 3 og 4 for jod.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Anders Smith, Ole Bostrup, Niels F. Gram, Henning Sørensen, Ove W. Dietrich, Svend Erik Rasmussen: uran i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 22. juni 2017 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=177324