원자력 기술은 주로 방사성 화학 방법의 사용을 기반으로 하며, 이는 다시 방사성 원소의 핵의 물리적, 물리적, 화학적 및 독성 특성을 기반으로 합니다.
이번 장에서는 우리 자신을 제한하겠습니다. 간단한 설명주요 핵분열성 동위원소의 특성 - 우라늄과 플루토늄.
천왕성
천왕성( 우라늄) U - 악티나이드 족의 원소, 주기율표의 7-0주기, Z=92, 원자 질량 238.029; 자연에서 발견되는 가장 무거운 것.
우라늄 동위원소는 25개로 알려져 있으며 모두 방사성이다. 제일 쉬운 217U (Tj/ 2 =26 ms), 가장 무거운 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6.8 min). 6개의 핵 이성질체가 있다. 천연 우라늄에는 세 가지 방사성 동위원소가 포함되어 있습니다: 2 8 및 (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4.47109 l), 2 35 U (0.7205%, G, / 2 = 7.04-109 년) 및 2 34 U ( 0.0056%, 티/ 2=2.48-yuz l). 천연 우라늄의 비방사능은 2.48104 Bq이며, 2·34 U와 288 U 사이에서 거의 절반으로 나뉩니다. 2 35U는 작은 기여를 합니다(천연 우라늄에 있는 2 zi 동위원소의 비활성은 2 3 8 U의 활성보다 21배 적습니다). 열 중성자 포획 단면적은 2 zzi, 2 35U 및 2 3 8 U에 대해 각각 46, 98 및 2.7 barn입니다. 2 zzi 및 2 z 8 및 각각에 대한 분할 섹션 527 및 584 헛간; 동위원소의 천연 혼합물(0.7% 235U) 4.2 barn.
테이블 1. 핵 물리적 특성 2z9 Ri와 2개의 35T.
테이블 2. 중성자 포획 2개의 35T 및 2z 8C.
6개의 우라늄 동위원소는 자연분열이 가능합니다: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i 및 2 z 8 i. 자연 동위원소 2 33 및 2 35 U는 열 및 고속 중성자의 영향을 받아 핵분열하며, 2 3 8 핵은 1.1 MeV 이상의 에너지로 중성자를 포획할 때만 핵분열이 가능합니다. 더 낮은 에너지의 중성자를 포획할 때 288 U 핵은 먼저 2 -i9U 핵으로 변환된 다음 p-붕괴를 거쳐 먼저 2 -"*9Np로 변환된 다음 2 39Pu로 변환됩니다. 열 포획을 위한 효과적인 단면적 2 34U, 2 핵 35U 및 2 3 8의 중성자는 각각 98, 683 및 2.7 barn과 같습니다. 2 35 U의 완전한 핵분열은 2-107 kWh/kg의 "열 에너지 등가물"로 이어집니다. 동위원소 2 35U와 2zzi는 핵연료로 사용되며 핵분열 연쇄반응을 지원할 수 있다.
원자로는 질량수가 227-^240인 n개의 인공 우라늄 동위원소를 생산하며, 그 중 가장 긴 수명은 233U입니다(7 V 2 =i.62 *io 5년); 이는 토륨의 중성자 조사에 의해 얻어집니다. 열핵 폭발의 초강력 중성자 플럭스에서 질량수가 239^257인 우라늄 동위원소가 탄생합니다.
우란-232- 기술 핵종, a-방출체, T×/ 2=68.9년, 모 동위원소 2h 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) 및 23 2 Ra(p), 딸 핵종 228 Th. 자발적 핵분열의 강도는 0.47 Divisions/s kg입니다.
우라늄-232는 다음과 같은 붕괴의 결과로 형성됩니다.
P + - 핵종 붕괴 *3 a Np (Ti/ 2 =14.7 min):
원자력 산업에서는 토륨 연료 주기에서 핵분열성(무기 등급) 핵종 2zi가 합성되는 동안 2 3 2 U가 부산물로 생산됩니다. 2 3 2 Th에 중성자가 조사되면 주요 반응이 발생합니다.
그리고 2단계 부반응:
토륨으로부터 232 U의 생성은 고속 중성자에서만 발생합니다. (이자형">6MeV). 출발 물질에 2 3°TH가 포함되어 있으면 2 3 2 U의 형성은 다음 반응으로 보완됩니다: 2 3°TH + u-> 2 3'TH. 이 반응은 열중성자를 사용하여 발생합니다. 2 3 2 U의 생성은 여러 가지 이유로 바람직하지 않습니다. 이는 최소 농도가 2 3°TH인 토륨을 사용하여 억제됩니다.
2 × 2의 붕괴는 다음 방향으로 발생합니다.
228Th의 붕괴(확률 10%, 붕괴 에너지 5.414MeV):
방출된 알파 입자의 에너지는 5.263MeV(31.6%의 경우) 및 5.320MeV(68.2%의 경우)입니다.
- - 자연분열(확률 ~ 12% 미만)
- - 핵종 28 Mg 형성에 따른 클러스터 붕괴(5*10" 12% 미만의 붕괴 확률):
핵종 2의 형성에 따른 클러스터 붕괴
우라늄-232는 핵종(단단한 Y-양자 방출체)을 포함하는 긴 붕괴 사슬의 창시자입니다.
^U-(3.64일, a,y)-> 220Rn->(55.6s,a)->21bPo->(0.155s,a)->212Pb->(10.64시간,p,y)- > 212 Bi -> (60.6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3"Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (stab), 2o8 T1- >(3.06m, p, y-> 2o8 Pb.
토륨 에너지 순환에서 2zi가 생성되는 동안 2 3 2 U의 축적은 불가피합니다. 2 3 2 U의 붕괴로 인해 발생하는 강렬한 y-복사는 토륨 에너지의 발달을 방해합니다. 특이한 점은 짝수 동위원소 2 3 2 11이 중성자의 영향으로 높은 핵분열 단면적(열 중성자의 경우 75반)과 높은 중성자 포획 단면(73반)을 갖는다는 것입니다. 2 3 2 U는 화학 연구의 방사성 추적자 방법에 사용됩니다.
2 h 2 이며 단단한 y-양자의 핵종 방출기를 포함하는 긴 붕괴 사슬(2 h 2 T 체계에 따름)의 창시자입니다. 토륨 에너지 순환에서 2zi가 생성되는 동안 2 3 2 U의 축적은 불가피합니다. 232 U의 붕괴로 인해 발생하는 강렬한 y-복사는 토륨 에너지의 발전을 방해합니다. 특이한 점은 짝수 동위원소 2 3 2 U가 중성자의 영향으로 높은 핵분열 단면적(열 중성자의 경우 75반)과 높은 중성자 포획 단면(73반)을 갖는다는 것입니다. 2 3 2 U는 화학 및 물리 연구의 방사성 추적자 방법에 자주 사용됩니다.
우란-233- 인공 방사성 핵종, a-방출체(에너지 4.824(82.7%) 및 4.783 MeV(14.9%)), 티비= 1.585105년, 모핵종 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), 딸 핵종 22 9Th. 2 zzi는 원자로에서 토륨으로부터 얻습니다. 2 z 2 Th는 중성자를 포획하여 2 zzT로 변하고, 이는 2 zzRa로 붕괴한 다음 2 zzi로 변합니다. 2zi(홀수 동위원소)의 핵은 모든 에너지의 중성자의 영향으로 자발적인 핵분열과 핵분열을 모두 수행할 수 있으므로 원자 무기와 원자로 연료 생산에 적합합니다. 유효 핵분열 단면적은 533반, 포획 단면적은 52반, 중성자 생산량: 핵분열 사건당 - 2.54, 흡수된 중성자당 - 2.31. 2 zzi의 임계 질량은 2 35U(-16 kg)의 임계 질량보다 3배 작습니다. 자연분열의 강도는 720 Divisions/s kg입니다.
우라늄-233은 다음과 같은 붕괴의 결과로 형성됩니다.
- (3 + - 핵종 2의 붕괴 33Np (7^=36.2 min):
산업 규모에서 2zi는 중성자를 조사하여 2 32Th에서 얻습니다.
중성자가 흡수되면 2 zzi 핵은 보통 분열되지만, 때때로 중성자를 포획하여 2 34U로 변하기도 합니다. 2 zzi는 일반적으로 중성자를 흡수한 후 분열하지만 때로는 중성자를 보유하여 2 34U로 변합니다. 2개의 지르르 생산은 고속 반응기와 열 반응기 모두에서 수행됩니다.
무기의 관점에서 볼 때 2 ZZI는 2 39Pu와 비슷합니다. 방사능은 2 39Pu 활동의 1/7입니다. (Ti/ 2 = 159200리터 대 Pu의 경우 24100리터), 2zi의 임계 질량은 ^Pu(16kg 대 10kg)보다 60% 더 높으며, 자연 핵분열 속도는 20배 더 높습니다(bth - ' 대 310 10). 2 zzi의 중성자 플럭스는 2 39Pi의 중성자 플럭스보다 3배 더 높습니다. 2zi를 기반으로 핵전하를 생성하려면 ^Pi보다 더 많은 노력이 필요합니다. 주요 장애물은 2ZZI에 232 U 불순물이 존재한다는 것입니다. 붕괴 프로젝트의 y-방사선은 2ZZI 작업을 어렵게 만들고 완성된 무기를 쉽게 감지할 수 있게 해줍니다. 또한 2 3 2 U의 짧은 반감기는 알파 입자의 활성 공급원이 됩니다. 2 zi는 1% 232로 무기급 플루토늄보다 비활성도가 3배 더 강하고 그에 따라 방사능 독성도 더 높습니다. 이 활동은 무기 충전의 가벼운 요소에서 중성자를 생성합니다. 이 문제를 최소화하려면 Be, B, F, Li 등의 원소의 존재를 최소화해야 합니다. 중성자 배경의 존재는 내폭 시스템의 작동에 영향을 미치지 않지만 대포 회로는 경원소에 대해 높은 수준의 순도를 요구합니다. 무기 등급 2 zi의 23 2 U 함량은 5ppm(0.0005%)을 초과해서는 안 됩니다. ). 화력 발전 원자로의 연료에서 2 3G의 존재는 무기 목적으로 우라늄을 사용할 가능성을 줄이기 때문에 유해하지 않으며 심지어 바람직합니다.사용후 연료 재처리 및 연료 재사용 후 232U 함량은 약 1+에 도달합니다. 0.2%.
2zi의 붕괴는 다음 방향으로 발생합니다.
22 9Th의 붕괴(확률 10%, 붕괴 에너지 4.909 MeV):
방출된 야르 입자의 에너지는 4.729MeV(1.61%의 경우), 4.784MeV(13.2%의 경우), 4.824MeV(84.4%의 경우)입니다.
- - 자연분할(확률)
- - 핵종 28 Mg 형성에 따른 성단 붕괴(붕괴 확률 1.3*10_13% 미만):
핵종 24 Ne의 형성에 따른 클러스터 붕괴(붕괴 확률 7.3-10-"%):
2 zzi의 붕괴 사슬은 넵투늄 계열에 속합니다.
2zi의 특정 방사능은 3.57-8 Bq/g이며 이는 플루토늄의 -15%에 해당하는 α-활성(및 방사성 독성)에 해당합니다. 단 1% 2 3 2 U만으로도 방사능이 212mCi/g으로 증가합니다.
우란-234(천왕성 II, UIII)천연 우라늄의 일부(0.0055%), 2.445105년, a-방출체(a-입자 에너지 4.777(72%) 및
4.723 (28%) MeV), 모 방사성 핵종: 2시간 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p +),
2 z”th의 딸 동위원소. 
일반적으로 234 U는 2 h 8 u와 평형 상태에 있으며 동일한 속도로 붕괴되고 형성됩니다. 천연 우라늄 방사능의 약 절반은 234U에 의해 발생됩니다. 일반적으로 234U는 순수한 2×8 Pu의 오래된 제제를 이온 교환 크로마토그래피로 얻습니다. a-붕괴 동안 *zRi는 2 34U를 생성하므로 2시간 8 Ru의 오래된 준비는 2 34U의 좋은 공급원입니다. yuo g 238Pi 함유 1년 후 776 mg 2 34U, 3년 후
2.2g 2 34U. 고농축 우라늄의 234U 농도는 광동위원소의 우선적 농축으로 인해 상당히 높습니다. 2 34u는 강력한 y-방출체이기 때문에 연료로 가공하기 위한 우라늄 내 농도에 제한이 있습니다. 234i의 증가된 수준은 원자로에 허용될 수 있지만 재처리된 사용후 연료에는 이미 허용할 수 없는 수준의 이 동위원소가 포함되어 있습니다.
234i의 붕괴는 다음 방향으로 발생합니다.
2 3°Т에서의 A-붕괴(확률 100%, 붕괴 에너지 4.857 MeV):
방출된 알파 입자의 에너지는 4.722MeV(28.4%의 경우) 및 4.775MeV(71.4%의 경우)입니다.
- - 자발적인 분할(확률 1.73-10-9%).
- - 핵종 28 Mg의 형성에 따른 클러스터 붕괴(다른 데이터에 따르면 붕괴 확률 1.4-10%, 3.9-10%):
- - 핵종 2 4Ne 및 26 Ne의 형성으로 인한 클러스터 붕괴(붕괴 확률 9-10", 2%, 기타 데이터 2,3-10_11%에 따르면):
유일하게 알려진 이성질체는 2 34ti(Tx/ 2 = 33.5 μs)입니다.
2개의 34U 열 중성자의 흡수 단면적은 100 barn이고, 다양한 중간 중성자에 대한 평균 공진 적분의 경우 700 barn입니다. 따라서 열 중성자 원자로에서는 훨씬 더 많은 양의 238U(단면적 2.7barn)가 239Ru로 변환되는 것보다 더 빠른 속도로 핵분열성 235U로 변환됩니다. 결과적으로, 사용후 연료에는 새 연료보다 2 34U가 적게 포함됩니다.
우란-235핵분열 연쇄 반응을 일으킬 수 있는 4P+3 계열에 속합니다. 이것은 중성자의 영향으로 강제 핵분열 반응이 발견된 최초의 동위원소입니다. 235U는 중성자 1개를 흡수하면 2zbi가 되어 두 부분으로 나뉘어 에너지를 방출하고 여러 개의 중성자를 방출한다. 모든 에너지의 중성자에 의해 핵분열성이 있고 자발적 핵분열이 가능한 동위원소 2 35U는 천연 ufan(0.72%), a-방출체(에너지 4.397(57%) 및 4.367(18%) MeV)의 일부입니다. Ti/j=7.038-8년, 모핵종 2 35Pa, 2 35Np 및 2 39Pu, 딸 - 23Th. 자발적 핵분열 속도 2 3su 0.16 핵분열/s kg. 2개의 35U 핵분열이 발생하면 200MeV의 에너지 = 3.210pJ가 방출됩니다. 18TJ/몰=77TJ/kg. 열 중성자에 의한 핵분열 단면적은 545반이고, 고속 중성자에 의한 핵분열 단면적은 1.22반, 중성자 생산량: 핵분열 행위당 - 2.5, 흡수된 중성자당 - 2.08입니다.
논평. 동위원소 2sii(oo barn)를 생성하기 위한 느린 중성자 포획을 위한 단면적이므로 총 느린 중성자 흡수 단면적은 645 barn입니다.
- - 자연분열(확률 7*10~9%);
- - 2 °Ne, 2 5Ne 및 28 Mg 핵종의 형성으로 인한 클러스터 붕괴(확률은 각각 8-io_10%, 8-kg 10%, 8*10",0%):
쌀. 1.
유일하게 알려진 이성질체는 2 35nu(7/ 2 = 2b min)입니다.
특정 활성 2 35C 7.77-4 Bq/g. 반사경이 있는 공의 무기급 우라늄(93.5% 2 35U)의 임계 질량은 15-7-23kg입니다.
핵분열 2 » 5U는 원자무기, 에너지 생산 및 중요한 악티늄족 합성에 사용됩니다. 연쇄반응은 2 35C 핵분열 중에 생성된 과잉 중성자에 의해 유지됩니다.
우란-236지구에서 자연적으로 미량으로 발견됩니다(달에 더 많이 존재함). 
쌀. 2. 방사성 계열 4/7+2(-з 8 и 포함).
원자로에서 2sz는 열중성자를 흡수한 후 82% 확률로 핵분열하고 18% 확률로 y양자를 방출하여 2sb로 변하고 (100개의 핵분열 핵에 대해 2 35U가 있습니다. 22개의 핵이 형성됨 2 3 6 U) . 소량에서는 새로운 연료의 일부입니다. 우라늄은 원자로에서 중성자와 함께 조사될 때 축적되므로 사용후 핵연료에 대한 "신호 장치"로 사용됩니다. 2hb이며, 사용후핵연료 재생과정에서 가스확산에 의한 동위원소 분리과정에서 부산물로 형성된다. 236 U는 동력로에서 형성된 중성자 독이며, 핵연료에 존재하는 중성자 독은 높은 수준의 농축 2 35 U로 상쇄됩니다.
2 z b이며 혼합 바닷물의 추적자로 사용됩니다.
우라늄-237,티&= 6.75일, 베타 및 감마 방출체는 핵반응을 통해 얻을 수 있습니다.
탐지 287은 다음과 같은 라인을 따라 수행됩니다. 에이= o,ob MeV(36%), 0.114MeV(0.06%), 0.165MeV(2.0%), 0.208MeV(23%)
237U는 화학 연구의 방사성 추적자 방법에 사용됩니다. 원자무기 실험에서 낙진의 농도(오전 2~4°C)를 측정하면 사용된 장비와 폭약 유형에 대한 귀중한 정보를 얻을 수 있습니다.
우란-238- 4P+2 계열에 속하며, 고에너지 중성자(1.1MeV 이상)에 의해 핵분열성이 있고, 자발적 핵분열이 가능하며, 천연 우라늄(99.27%)의 기초를 형성하고, a-방출체, 7'입니다. /2=4>468-109년, 2 34Th로 직접 붕괴하고 유전적으로 관련된 여러 방사성 핵종을 형성하며 18개 생성물이 206 Рb로 변합니다. 순수 2 3 8 U의 특정 방사능은 1.22-104 Bq입니다. 반감기는 약 10-16년으로 매우 길기 때문에 주요 과정인 알파 입자의 방출과 관련된 핵분열 확률은 10" 7에 불과합니다. 우라늄 1kg은 초당 10번의 자발적 핵분열만 발생합니다. 동시에 알파 입자는 2천만 개의 핵을 방출합니다.모 핵종: 2 4 2 Pu(a), *38ra(p-) 234Th, 딸 티,/ 2 = 2 :나 4 목.
우라늄-238은 다음과 같은 붕괴의 결과로 형성됩니다.
2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. 2차 광물 중 수화 우라닐 인산 칼슘 Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0이 일반적입니다. 종종 광물의 우라늄에는 다른 유용한 원소인 티타늄이 동반됩니다. , 탄탈륨, 희토류. 따라서 우라늄 함유 광석의 복잡한 처리를 위해 노력하는 것은 당연합니다.
우라늄의 기본 물리적 특성: 원자 질량 238.0289 amu. (g/몰); 원자 반경 138pm(1pm = 12m); 이온화 에너지(첫 번째 전자 7.11 eV; 전자 구성 -5f36d'7s 2; 산화 상태 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; ㅜㅜ,1=3818°; 밀도 19.05; 비열 용량 0.115 JDKmol); 인장 강도 450MPa, 융해열 12.6kJ/mol, 증발열 417kJ/mol, 비열 0.115J/(mol-K); 몰 부피 12.5 cm3/mol; 특성 Debye 온도 © D =200K, 초전도 상태로의 전이 온도 약 .68K.
우라늄은 무겁고 은백색의 반짝이는 금속입니다. 강철보다 약간 더 부드럽고, 가단성이 있고, 유연하며, 약간의 상자성 특성을 갖고 있으며, 분말 형태에서는 자연발화성입니다. 우라늄에는 세 가지 동소체 형태가 있습니다: 알파(사방정계, a-U, 격자 매개변수 0=285, 비= 587, c=49b pm, 667.7°까지 안정), 베타(정사각형, p-U, 667.7에서 774.8°까지 안정), 감마(입방체 중심 격자, y-U, 774.8°에서 융점까지 존재, frm= ii34 0), 우라늄은 가장 가단성이 있고 가공이 편리한 곳입니다.
실온에서 사방정계 a상은 안정하며, 프리즘 구조는 평면에 평행한 물결 모양의 원자층으로 구성됩니다. 알파벳,극도로 비대칭인 프리즘 격자에서. 층 내에서 원자는 단단히 연결되어 있는 반면, 인접한 층에 있는 원자 사이의 결합 강도는 훨씬 약합니다(그림 4). 이러한 이방성 구조는 우라늄을 다른 금속과 합금하는 것을 어렵게 만듭니다. 몰리브덴과 니오븀만이 우라늄과 고체상 합금을 만듭니다. 그러나 우라늄 금속은 많은 합금과 상호작용하여 금속간 화합물을 형성할 수 있습니다.
668^775° 범위에는 (3-우라늄이 있습니다. 정방형 격자는 층이 있는 층상 구조를 가지고 있으며, 평면과 평행 ab위치 1/4С, 1/2 와 함께그리고 단위 셀의 3/4C. 775° 이상의 온도에서는 체심 입방 격자를 갖는 y-우라늄이 형성됩니다. 몰리브덴을 첨가하면 y상이 실온에 존재할 수 있습니다. 몰리브덴은 y-우라늄과 함께 광범위한 고용체를 형성하고 실온에서 y-상을 안정화시킵니다. y-우라늄은 부서지기 쉬운 a- 및 (3-상)보다 훨씬 부드럽고 가단성이 높습니다.
중성자 조사는 우라늄의 물리적, 기계적 특성에 큰 영향을 미치며, 시료의 크기 증가, 모양 변화, 우라늄 블록의 기계적 특성(크리프, 취성)의 급격한 저하를 유발합니다. 원자로 가동. 부피의 증가는 밀도가 낮은 원소의 불순물이 핵분열되는 동안 우라늄이 축적되기 때문입니다(번역 1% 우라늄을 조각난 원소로 변환하면 부피가 3.4% 증가합니다.
쌀. 4. 우라늄의 일부 결정 구조: a - a-우라늄, b - p-우라늄.
금속 상태의 우라늄을 얻는 가장 일반적인 방법은 알칼리 또는 알칼리 토금속을 사용하여 불화물을 환원하거나 용융염을 전기분해하는 것입니다. 우라늄은 텅스텐이나 탄탈륨과 함께 탄화물을 금속열환원하여 얻을 수도 있습니다.
전자를 쉽게 포기하는 능력은 우라늄의 환원 특성과 더 큰 화학적 활성을 결정합니다. 우라늄은 희가스를 제외한 거의 모든 원소와 상호작용하여 산화 상태 +2, +3, +4, +5, +6을 얻을 수 있습니다. 용액에서 주 원자가는 6+입니다.
공기 중에서 빠르게 산화되는 금속 우라늄은 무지개빛 산화물막으로 덮여 있습니다. 미세한 우라늄 분말은 공기 중에서(1504-175°의 온도) 자연 발화하여 형성됩니다.;) Ov. 1000°에서 우라늄은 질소와 결합하여 황색 질화 우라늄을 형성합니다. 물은 금속과 낮은 온도에서는 천천히 반응하고 높은 온도에서는 빠르게 반응할 수 있습니다. 우라늄은 끓는 물 및 증기와 격렬하게 반응하여 수소를 방출하고, 수소는 우라늄과 수소화물을 형성합니다.
이 반응은 산소 속에서 우라늄이 연소되는 것보다 더 강력합니다. 우라늄의 이러한 화학적 활성으로 인해 원자로의 우라늄이 물과 접촉하지 않도록 보호하는 것이 필요합니다.
우라늄은 염산, 질산 및 기타 산에 용해되어 U(IV) 염을 형성하지만 알칼리와는 상호작용하지 않습니다. 우라늄은 무기산과 수은, 은, 구리, 주석, 백금, 금과 같은 금속 염 용액에서 수소를 대체합니다. 세게 흔들면 우라늄의 금속 입자가 빛나기 시작합니다.
우라늄 원자의 전자 껍질의 구조적 특징(^/-전자의 존재)과 그 물리화학적 특성 중 일부는 우라늄을 악티나이드 계열의 구성원으로 분류하는 기초가 됩니다. 그러나 우라늄과 Cr, Mo 및 W 사이에는 화학적 유사성이 있습니다. 우라늄은 반응성이 높고 희가스를 제외한 모든 원소와 반응합니다. 고체상에서 U(VI)의 예로는 우라닐 삼산화물 U0 3 및 우라닐 염화물 U0 2 C1 2 가 있습니다. 사염화우라늄 UC1 4 및 이산화우라늄 U0 2
U(IV)의 예. U(IV)를 함유한 물질은 일반적으로 불안정하며 장기간 공기에 노출되면 6가가 됩니다.
우라늄-산소 시스템에는 6개의 산화물(UO, U0 2, U 4 0 9 및 3 Ov, U0 3)이 설치되어 있습니다. 그들은 광범위한 동질성을 특징으로 합니다. UO 2 는 염기성 산화물인 반면, U0 3 은 양쪽성 산화물입니다. UO 3 - 물과 상호작용하여 다수의 수화물을 형성하며, 그 중 가장 중요한 것은 디우라닉산 H 2 U 2 0 7 및 우라닉산 H 2 1U 4입니다. 알칼리를 사용하면 U0 3은 이러한 산의 염인 우라늄을 형성합니다. UO 3 가 산에 용해되면 이중 전하를 띤 우라닐 양이온 UO 2 a+의 염이 형성됩니다.
화학양론적 조성을 지닌 이산화우라늄 UO 2 는 갈색입니다. 산화물의 산소 함량이 증가함에 따라 색상은 어두운 갈색에서 검은색으로 변합니다. CaF2형의 결정구조, ㅏ = 0.547nm; 밀도 10.96 g/cm"* (우라늄 산화물 중에서 가장 높은 밀도). T , pl =2875 0 , ㅋㅋㅋ " = 3450°, D#°298 = -1084.5 kJ/mol. 이산화우라늄은 정공 전도성과 강한 상자성을 지닌 반도체이다. MPC = o.015 mg/m3. 물에 불용성. -200°의 온도에서 산소를 추가하여 UO 2>25 조성에 도달합니다.
우라늄(IV) 산화물은 다음 반응에 의해 제조될 수 있습니다:
이산화우라늄은 기본 특성만 나타냅니다. 이는 염기성 수산화물 U(OH) 4에 해당하며, 이는 수화 수산화물 UO 2 H 2 0로 전환됩니다. 이산화우라늄은 대기 산소가 없을 때 강한 비산화성 산에 천천히 용해됩니다. III + 이온의 형성:
U0 2 + 2H 2 S0 4 ->U(S0 4) 2 + 2H 2 0. (38)
그것은 용해된다 농축산, 불소 이온을 첨가하면 용해 속도를 크게 높일 수 있습니다.
질산에 용해되면 우라닐 이온 1O 2 2+가 형성됩니다.
트리우란 옥타옥사이드 U 3 0s(산화우라늄)는 색상이 검정색에서 진한 녹색까지 다양한 분말입니다. 강하게 으깨면 올리브 녹색으로 변합니다. 큰 검은색 결정은 도자기에 녹색 줄무늬를 남깁니다. U 3 0의 세 가지 결정 변형이 알려져 있습니다. h: a-U 3 C>8 - 마름모꼴 결정 구조(공간군 C222; 0 = 0.671 nm; 6 = 1.197 nm; c = o.83 nm; 디 =0.839nm); p-U 3 0e - 마름모꼴 결정 구조(공간군) Stst; 0=0.705nm; 6=1.172nm; 0=0.829nm. 분해 시작은 oooo°(100 2로 전환), MPC = 0.075mg/m3입니다.
U 3 C>8은 다음 반응으로 얻을 수 있습니다.
공기 또는 산소 분위기에서 750 0에서 U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 또는 (NH 4) 2 U 2 0 7 하소에 의해( p = 150+750 mmHg) 화학양론적으로 순수한 U 3 08을 얻습니다.
U 3 0s가 T>oooo°에서 하소되면 10 2 로 감소하지만 공기 중에서 냉각되면 U 3 0s로 돌아갑니다. U 3 0e는 농축된 강산에만 용해됩니다. 염산과 황산에서는 U(IV)와 U(VI)의 혼합물이 형성되고 질산에서는 우라닐 질산염이 형성됩니다. 묽은 황산과 염산은 가열해도 U 3 Os와 매우 약하게 반응하며, 산화제(질산, 피로루사이트)를 첨가하면 용해 속도가 급격히 증가합니다. 농축된 H 2 S0 4 는 U 3 Os를 용해하여 U(S0 4) 2 및 U0 2 S0 4 를 형성합니다. 질산은 U 3 Oe를 용해하여 우라닐 질산염을 형성합니다.
삼산화 우라늄, U0 3 - 밝은 노란색의 결정질 또는 비정질 물질. 물과 반응합니다. MAC = 0.075mg/m3.
이는 폴리우라늄 암모늄, 과산화우라늄, 우라닐 옥살레이트 및 우라닐 질산염 6수화물을 300~500°에서 하소하여 얻습니다. 이는 밀도가 높은 비정질 구조의 주황색 분말을 생성합니다.
6.8g/cm2. IU 3 의 결정형은 산소 흐름 속에서 450°h~750°의 온도에서 U 3 O 8을 산화시켜 얻을 수 있습니다. UO 3에는 6가지 결정 변형이 있습니다(a, (3, y> §> ?, n) - UO 3은 흡습성이 있으며 습한 공기에서 우라닐 수산화물로 변합니다. 520°-^6oo°에서 가열하면 다음과 같은 조성의 화합물이 생성됩니다. 1U 2>9, 6oo°로 추가 가열하면 U 3 Os를 얻을 수 있습니다.
수소, 암모니아, 탄소, 알칼리 및 알칼리 토금속은 UO 3 를 UO 2 로 감소시킵니다. HF와 NH 3 가스의 혼합물을 통과하면 UF 4가 형성됩니다. 더 높은 원자가에서 우라늄은 양쪽성 특성을 나타냅니다. 산 U0 3 또는 그 수화물에 노출되면 우라닐 염(U0 2 2+)이 형성되고 황록색으로 표시됩니다.
대부분의 우라닐 염은 물에 잘 녹습니다.
알칼리와 융합되면 U0 3은 우라늄산염(MDKH 우라네이트)을 형성합니다.
알칼리 용액을 사용하면 삼산화우라늄이 폴리우라닉산의 염을 형성합니다 - 폴리우라네이트 DHM 2 0y1U 3 pH^O.
우란산염은 물에 거의 녹지 않습니다.
U(VI)의 산성 특성은 염기성 특성보다 덜 두드러집니다.
우라늄은 실온에서 불소와 반응합니다. 고염화물의 안정성은 불화물에서 요오드화물로 갈수록 감소합니다. 불화물 UF 3, U4F17, U2F9 및 UF 4는 비휘발성이고 UFe는 휘발성입니다. 가장 중요한 불화물은 UF4와 UFe입니다.
연습에 따르면 Ftppippiyanir okgilya t"yanya ppptrkart:
유동층에서의 반응은 다음 방정식에 따라 수행됩니다.
BrF 3, CC1 3 F(프레온-11) 또는 CC1 2 F 2(프레온-12)과 같은 불소화제를 사용할 수 있습니다.
불화우라늄(1U) UF 4(“녹색 소금”)은 청록색에서 에메랄드색 분말입니다. G 11L = yuz6°; Гк,<,.=-1730°. DN° 29 8= 1856 kJ/mol. 결정 구조는 단사정계입니다(sp. gp. C2/s; 0=1.273 nm; 5=1.075 nm; 0=0.843 nm; d= 6.7nm; p=12b°20", 밀도 6.72 g/cm3. UF 4는 안정하고 비활성이며 비휘발성 화합물이며 물에 잘 녹지 않습니다. UF 4에 가장 적합한 용매는 발연 과염소산 HC10입니다. 4. 산화성 산에 용해되어 형성됩니다. 우라닐 염; Al(NO 3) 3 또는 AlCl 3의 뜨거운 용액뿐만 아니라 H 2 SO 4, HC10 4 또는 HC1로 산성화된 붕산 용액에 빠르게 용해됩니다. 예를 들어 Fe3 +, Al3 + 또는 붕산도 UF 4의 용해에 기여합니다. 다른 금속의 불화물과 함께 여러 난용성 이중염(MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7 등)을 형성합니다. NH 4 UF 5는 산업적으로 중요합니다.
U(IV) 불화물은 제조 과정의 중간 생성물입니다.
UF6와 우라늄 금속 모두.
UF 4는 다음 반응을 통해 얻을 수 있습니다. 
또는 우라닐 플루오라이드의 전해 환원에 의해.
육불화 우라늄 UFe - 실온에서 굴절률이 높은 아이보리색 결정입니다. 밀도
5.09 g/cmz, 액체 UFe 밀도 - 3.63 g/cmz. 휘발성 화합물. Tvoag = 5^>5°> Gil=b4.5°(압력 하에서). 포화 증기압은 560°에서 대기에 도달합니다. 형성 엔탈피 AH° 29 8 = -211b kJ/mol. 결정구조는 사방정계(공간군)이다. Rpt; 0=0.999nm; 페= 0.8962nm; c=0.5207 nm; 디 5.060nm(250). MPC - 0.015mg/m3. 고체 상태에서 UF6는 광범위한 압력에서 액체상을 우회하여 가스로 승화(승화)할 수 있습니다. 50 0 50 kJ/mg의 승화열. 분자에는 쌍극자 모멘트가 없으므로 UF6은 결합하지 않습니다. UFr 증기는 이상기체입니다.
이는 U 화합물에 불소가 작용하여 얻어집니다.
기체상반응 외에 액체상반응도 있다.
예를 들어 할로플루오라이드를 사용하여 UF6를 생산합니다.
불소를 사용하지 않고 UF 4를 산화시켜 UF 6을 얻는 방법이 있습니다.
UFe는 건조한 공기, 산소, 질소 및 C0 2와 반응하지 않지만 물과 접촉하면 미량이라도 가수분해됩니다.
이는 대부분의 금속과 상호작용하여 불화물을 형성하므로 저장 방법이 복잡해집니다. UF6 작업에 적합한 용기 재료는 가열 시 Ni, Monel 및 Pt, 저온에서는 Teflon, 완전 건조 석영 및 유리, 구리 및 알루미늄입니다. 25-0°C의 온도에서는 알칼리 금속의 불화물 및 3NaFUFr>, 3KF2UF6 유형의 은과 착화합물을 형성합니다.
다양한 유기 액체, 무기산 및 모든 할로플루오라이드에 잘 용해됩니다. 건조 불활성 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2. UFr은 대부분의 순수 금속과의 환원 반응이 특징입니다. UF6는 탄화수소 및 기타 유기 물질과 격렬하게 반응하므로 UFe가 담긴 밀폐 용기는 폭발할 수 있습니다. 25 -r100° 범위의 UF6은 알칼리 및 기타 금속의 불화물과 착염을 형성합니다. 이 특성은 UF의 선택적 추출 기술에 사용됩니다.
우라늄 수소화물 UH 2 및 UH 3은 염류 수소화물과 금속 내 수소 고용체 유형의 수소화물 사이의 중간 위치를 차지합니다.
우라늄이 질소와 반응하면 질화물이 생성됩니다. 안에 U-N 시스템네 가지 상이 알려져 있습니다: UN(우라늄 질화물), a-U 2 N 3(세스퀴질화물), p- U 2 N 3 UN If90. UN 2(이질화물) 조성을 달성하는 것은 불가능합니다. 일질화우라늄 UN의 합성은 신뢰할 수 있고 잘 관리되며 원소에서 직접 수행하는 것이 가장 좋습니다. 질화우라늄은 분말형 물질로, 색상은 짙은 회색에서 회색까지 다양합니다. 금속처럼 보입니다. UN은 NaCl(0 = 4.8892 A)과 같은 입방체 면심 결정 구조를 가지고 있습니다. (/=14.324, 7^=2855°, 진공에서 1700 0까지 안정. U 또는 U 수소화물을 N 2 와 반응시켜 제조됩니다. 또는 NH 3 , 1300°에서 고급 U 질화물의 분해 또는 우라늄 금속으로의 환원. U 2 N 3 은 두 가지 다형성 변형, 즉 입방형 a와 육각형 p(0 = 0.3688 nm, 6 = 0.5839 nm)로 알려져 있으며 8oo° 이상의 진공에서 N 2 를 방출합니다. UN 2를 수소로 환원시켜 얻습니다. UN2 이질화물은 높은 N2 압력 하에서 U와 N2를 반응시켜 합성됩니다. 우라늄 질화물은 산과 알칼리 용액에 쉽게 용해되지만 용융 알칼리에 의해 분해됩니다.
질화우라늄은 산화우라늄의 2단계 탄소열 환원을 통해 얻습니다.
아르곤에서 7M450 0에서 10*20시간 동안 가열
이질화물 UN 2에 가까운 조성의 질화우라늄은 UF 4를 고온 및 고압에서 암모니아에 노출시켜 얻을 수 있습니다.
우라늄 이질화물은 가열되면 분해됩니다.
2 35 U로 농축된 질화우라늄은 현대 원자로의 전통적인 연료인 산화우라늄보다 핵분열 밀도, 열전도도 및 융점이 더 높습니다. 또한 기존 연료에 비해 우수한 기계적 특성과 안정성을 갖추고 있습니다. 따라서 이 화합물은 고속 중성자로(4세대 원자로)에서 핵연료를 위한 유망한 기초로 간주됩니다.
논평. 5N까지 UN을 풍요롭게 하는 것은 매우 유용합니다. .4 N은 중성자를 포획하는 경향이 있으며 (n,p) 반응을 통해 방사성 동위원소 14 C를 생성합니다.
우라늄 카바이드 UC 2(α상)는 금속 광택을 지닌 연회색 결정질 물질입니다. 안에 U-C 시스템(우라늄 탄화물)에는 UC 2 (α상), UC 2 (b 2상), U 2 C 3 (e상), UC (b 2상) - 우라늄 탄화물이 있습니다. 우라늄 이탄화물 UC 2는 다음 반응으로 얻을 수 있습니다.
U + 2C^UC 2 (54v)
우라늄 탄화물은 원자로의 연료로 사용되며 우주 로켓 엔진의 연료로 유망합니다.
우라닐 질산염, 우라닐 질산염, U0 2 (NO 3) 2 -6H 2 0. 이 염에서 금속의 역할은 우라닐 2+ 양이온에 의해 수행됩니다. 녹색을 띤 노란색 결정으로 물에 쉽게 용해됩니다. 수용액은 산성이다. 에탄올, 아세톤, 에테르에 용해되고 벤젠, 톨루엔, 클로로포름에는 용해되지 않습니다. 가열하면 결정이 녹아 HNO 3 및 H 2 0을 방출합니다. 결정질 수화물은 공기 중에서 쉽게 증발합니다. 특징적인 반응- NH 3의 작용으로 암모늄 우라늄의 노란색 침전물이 형성됩니다.
우라늄은 금속-유기 화합물을 형성할 수 있습니다. 예로는 U(C 5 H 5) 4 조성의 사이클로펜타디에닐 유도체 및 이들의 할로겐 치환 u(C 5 H 5) 3 G 또는 u(C 5 H 5) 2 G 2가 있습니다.
수용액에서 우라늄은 우라닐 이온 U0 2 2+ 형태의 U(VI) 산화 상태에서 가장 안정적입니다. 그 정도는 덜하지만 U(IV) 상태가 특징이지만 U(III) 형태로도 발생할 수 있습니다. U(V)의 산화 상태는 IO2+ 이온으로 존재할 수 있지만, 이 상태는 불균형화 및 가수분해 경향으로 인해 거의 관찰되지 않습니다.
중성 및 산성 용액에서 U(VI)는 노란색 우라닐 이온인 U0 2 2+ 형태로 존재합니다. 잘 용해되는 우라닐 염에는 질산염 U0 2 (NO 3) 2, 황산염 U0 2 SO 4, 염화물 U0 2 C1 2, 불화물 U0 2 F 2, 아세테이트 U0 2 (CH 3 CO0) 2가 포함됩니다. 이들 염은 다양한 수의 물 분자를 갖는 결정성 수화물 형태로 용액에서 방출됩니다. 약간 용해되는 우라닐 염은 다음과 같습니다: 옥살산염 U0 2 C 2 0 4, 인산염 U0 2 HP0. 및 UO2P2O4, 암모늄 우라닐 인산염 UO2NH4PO4, 나트륨 우라닐 바나데이트 NaU0 2 V0 4, 페로시아나이드(U0 2) 2. 우라닐 이온은 착화합물을 형성하려는 경향이 특징입니다. 따라서 -, 4- 유형의 불소 이온과의 복합체가 알려져 있습니다. 질산염 복합체 ' 그리고 2 *; 황산 착물 2" 및 4-; 탄산염 착물 4" 및 2" 등 알칼리가 우라닐 염 용액에 작용할 때 Me 2 U 2 0 7 유형의 난용성 디우라네이트 침전물이 방출됩니다 (모노우라네이트 Me 2 U0 4 용액에서 분리되지 않고 우라늄 산화물과 알칼리를 융합하여 얻습니다. Me 2 U n 0 3 n+i 폴리우라네이트가 알려져 있습니다(예: Na 2 U60i 9).
U(VI)는 산성 용액에서 철, 아연, 알루미늄, 나트륨 하이드로설파이트 및 나트륨 아말감에 의해 U(IV)로 환원됩니다. 솔루션은 녹색으로 표시됩니다. 알칼리는 수산화물 U0 2 (0H) 2, 불화 수소산 - 불화물 UF 4 -2.5H 2 0, 옥살산 - 옥살산염 U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0에서 침전됩니다. U 4+ 이온은 다음과 같은 경향이 있습니다. 우라닐 이온보다 적은 착물을 형성한다.
용액 내 우라늄(IV)은 고도로 가수분해되고 수화되는 U 4+ 이온 형태입니다.
산성 용액에서는 가수분해가 억제됩니다.
용액 내 우라늄(VI)은 우라닐 옥소화를 형성합니다 - U0 2 2+ 수많은 우라닐 화합물이 알려져 있으며 그 예는 다음과 같습니다: U0 3, U0 2 (C 2 H 3 0 2) 2, U0 2 C0 3 -2(NH 4 ) 2 C0 3 U0 2 C0 3, U0 2 C1 2, U0 2 (0H) 2, U0 2 (N0 3) 2, UO0SO4, ZnU0 2 (CH 3 C00) 4 등
우라닐 이온이 가수분해되면 다수의 다핵 복합체가 형성됩니다.
추가 가수분해로 U 3 0s(0H) 2 그리고 U 3 0 8 (0H) 4 2 -가 나타납니다.
우라늄의 정성적 검출을 위해 화학적 분석, 발광 분석, 방사성 분석 및 스펙트럼 분석 방법이 사용됩니다. 화학적 방법은 주로 유색 화합물의 형성을 기반으로 합니다(예: 페로시안화물이 포함된 화합물의 적갈색, 과산화수소가 포함된 노란색, 아르세나조 시약이 포함된 파란색). 발광 방법은 자외선에 노출될 때 황록색 빛을 생성하는 많은 우라늄 화합물의 능력을 기반으로 합니다.
우라늄의 정량적 측정은 다양한 방법으로 수행됩니다. 그 중 가장 중요한 것은 U(VI)를 U(IV)로 환원시킨 후 산화제 용액으로 적정하는 것으로 구성된 체적법입니다. 중량법 - 우라네이트, 과산화물, U(IV) 쿠페라네이트, 하이드록시퀴놀레이트, 옥살레이트 등의 침전 이어서 00°에서 하소하고 U 3 0s의 중량을 측정하고; 질산염 용액의 폴라로그래픽 방법을 사용하면 10*7-g10-9g의 우라늄을 측정할 수 있습니다. 수많은 비색법(예를 들어 알칼리 매질에서 H 2 O 2 사용, EDTA 존재 하에서 아르세나조 시약 사용, 디벤조일메탄 사용, 티오시아네이트 복합체 형태 등); NaF와 융합되는 시기를 결정하는 것이 가능한 발광법 유 11 g 우라늄.
235U는 방사선 위험 그룹 A에 속하며 최소 유효 활성은 MZA = 3.7-10 4 Bq, 2 3 8 및 - 그룹 D의 경우 MZA = 3.7-6 Bq(300g)입니다.
정의
천왕성주기율표의 주(A) 하위 그룹 III족의 일곱 번째 주기에 위치합니다.
악티늄족으로 알려진 원소군에 속합니다. 금속. 지정 - 미국 일련 번호 - 92. 상대 원자 질량 - 238.029 amu.
우라늄 원자의 전자 구조
우라늄 원자는 양전하를 띤 핵(+92)으로 구성되어 있으며, 그 안에는 양성자 92개, 중성자 146개가 있으며, 전자 92개가 7개의 궤도를 돌고 있습니다.
그림 1. 우라늄 원자의 도식적 구조.
오비탈 간의 전자 분포는 다음과 같습니다.
92U) 2) 8) 18) 32) 35) 9) 2 ;
1에스 2 2에스 2 2피 6 3에스 2 3피 6 3디 10 4에스 2 4피 6 4에프 14 5에스 2 5피 6 5디 10 5에프 3 6에스 2 6피 6 6디 1 7에스 2 .
바닥 상태의 에너지 다이어그램은 다음과 같은 형식을 취합니다.
우라늄 원자의 원자가 전자는 네 가지 양자수 세트로 특징지어질 수 있습니다. N(주 양자), 엘(궤도 함수), ml(자기) 및 에스(회전):
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하위 수준 |
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문제 해결의 예
실시예 1
따라서 입자 S +6, S 0, S +4 및 S -2의 경우 전자 껍질의 총 전자 수는 각각 10, 16, 12 및 18입니다. 그러면 테이블은 다음과 같이 보일 것입니다.
보헤미아(체코슬로바키아)에서는 오랫동안 다금속 광석을 채굴해 왔습니다. 광석과 광물 중에서 광부들은 소위 피치 블렌드(Pechblende)라고 불리는 검은색 중광물을 종종 발견했습니다. 18세기에 이 광물에는 아연과 철이 포함되어 있다고 믿어졌지만 그 구성에 대한 정확한 데이터는 없습니다. 수지 블렌드에 대한 최초의 연구는 1789년 독일의 분석 화학자 클라프로트(Klaproth)에 의해 수행되었습니다. 그는 은 도가니에서 광물을 가성 칼륨과 융합시키는 일부터 시작했습니다. Klaproth는 규산염 및 기타 불용성 물질을 용액으로 옮기기 위해 직전에 이 방법을 개발했습니다. 그러나 광물융합산물은 완전히 용해되지 않았다. 여기에서 Klaproth는 광물에 몰리브덴이나 텅스텐이 포함되어 있지 않지만 새로운 금속을 포함하는 알려지지 않은 물질이 있다는 결론에 도달했습니다. Klaproth는 미네랄을 질산과 왕수에 용해시키려고 했습니다. 용해 잔류물에서 그는 규산과 약간의 유황을 발견했으며, 얼마 후 육각형 판 형태의 아름다운 연한 녹황색 결정이 용액에서 떨어졌습니다. 황혈염의 영향으로 이러한 결정의 용액에서 갈색-적색 침전물이 침전되었으며 유사한 구리 및 몰리브덴 침전물과 쉽게 구별할 수 있습니다. Klaproth는 순수한 금속을 분리하기 전에 열심히 노력해야 했습니다. 그는 붕사, 석탄, 아마씨유로 산화물을 환원시켰으나 모든 경우에 혼합물을 가열하면 검은 가루가 형성되었습니다. 이 분말을 2차 가공(붕사와 석탄을 혼합하여 가열)한 결과, 작은 금속 입자가 산재된 소결 덩어리가 얻어졌습니다. 클라프로스는 이 금속에 대한 연구가 천왕성(1781)의 발견과 거의 일치했다는 사실을 기념하여 새로운 금속에 우라늄(Uranium)이라는 이름을 붙였습니다. 이 이름과 관련하여 Klaproth는 다음과 같이 썼습니다: "이전에는 행성의 표시로 지정된 7개의 금속에 해당하는 7개의 행성만 존재한다고 인식되었습니다. 이와 관련하여 전통에 따라 새로운 금속의 이름을 지정하는 것이 좋습니다. 새로 발견된 행성의 이름을 따서 우라늄이라는 단어는 그리스어인 하늘에서 유래했으며 따라서 "하늘의 금속"을 의미할 수 있습니다. Klaproth는 피치 블렌드를 "우라늄 피치"로 이름을 바꾸었습니다. 순수한 금속 우라늄은 1840년에 펠리고(Peligo)에 의해 처음 획득되었습니다. 오랫동안화학자들은 아주 적은 양의 우라늄 염을 가지고 있었습니다. 그들은 페인트를 생산하고 사진을 찍는 데 사용되었습니다. 우라늄에 대한 연구가 수행되었지만 Klaproth가 확립한 연구에는 거의 추가되지 않았습니다. 우라늄의 원자량은 멘델레예프가 이 값을 두 배로 늘릴 것을 제안할 때까지 120으로 가정되었습니다. 1896년 이후 베크렐이 방사능 현상을 발견했을 때 우라늄은 화학자와 물리학자 모두의 깊은 관심을 불러일으켰습니다. 베크렐은 이중염 우라닐 황산칼륨이 검은 종이로 포장된 사진 건판에 영향을 미쳐 일종의 광선을 방출한다는 사실을 발견했습니다. 퀴리 부부와 다른 과학자들은 베크렐의 연구를 계속하여 방사성 원소(라듐, 폴로늄, 악티늄)와 중원소의 많은 방사성 동위원소를 발견했습니다. 1900년에 크룩스는 우라늄의 첫 번째 동위원소인 우라늄-X를 발견했고, 이어서 우라늄-I과 우라늄-II라고 불리는 다른 동위원소도 발견되었습니다. 1913년에 Fajans와 Hering은 베타 방사선의 결과로 우라늄-X 1이 브레베이움이라고 불리는 새로운 원소(동위원소)로 변한다는 것을 보여주었습니다. 나중에 그것은 우라늄-X 2로 불리기 시작했습니다. 지금까지 우라늄-라듐 계열 방사성 붕괴의 모든 구성원이 발견되었습니다.
우라늄(U)은 원자번호 92, 원자량 238.029의 원소입니다. 드미트리 이바노비치 멘델레예프(Dmitry Ivanovich Mendeleev) 주기율표 III족의 방사성 화학 원소로 악티나이드족에 속합니다. 우라늄은 매우 무겁고(철의 2.5배, 납의 1.5배 이상) 은백색의 반짝이는 금속입니다. 순수한 형태에서는 강철보다 약간 더 부드럽고, 가단성이 있고, 유연하며, 약간의 상자성 특성을 가지고 있습니다.
천연 우라늄은 세 가지 동위원소의 혼합물로 구성됩니다: 238U(99.274%), 반감기 4.51∙109년; 235U(0.702%), 반감기 7.13∙108년; 234U(0.006%), 반감기가 2.48∙105년입니다. 후자의 동위원소는 일차가 아니지만 방사성이며 방사성 238U 시리즈의 일부입니다. 우라늄 동위원소 238U와 235U는 두 방사성 계열의 조상입니다. 이 시리즈의 마지막 요소는 납 동위원소 206Pb 및 207Pb입니다.
현재 질량수 217부터 242까지의 인공 우라늄 동위원소 23개가 알려져 있다. 그 중 '장수명'은 233U로 반감기는 1.62·105년이다. 이는 토륨의 중성자 조사의 결과로 얻어지며 열 중성자의 영향으로 핵분열이 가능합니다.
우라늄은 1789년 독일의 화학자 마틴 하인리히 클라프로트(Martin Heinrich Klaproth)가 광물 피치블렌드(우라늄 피치)에 대한 실험의 결과로 발견했습니다. 새로운 원소는 윌리엄 허셜(William Herschel)이 최근 발견한(1781) 천왕성의 이름을 따서 명명되었습니다. 다음 반세기 동안 Klaproth가 얻은 물질은 금속으로 간주되었지만 1841년 독일 화학자가 얻은 우라늄(UO2)의 산화물 특성을 입증한 프랑스 화학자 Eugene Melchior Peligo가 이를 반박했습니다. Peligo 자신은 UCl4를 칼륨 금속으로 환원하여 우라늄 금속을 얻었고 새로운 원소의 원자량도 결정했습니다. 우라늄과 그 특성에 대한 지식 개발의 다음 단계는 D.I. Mendeleev였습니다. 1874년에 그는 화학 원소의 주기화에 대해 개발한 이론을 바탕으로 우라늄을 테이블의 가장 먼 셀에 배치했습니다. 러시아 화학자는 이전에 펠리고(Peligo)가 결정한 우라늄(120)의 원자량을 두 배로 늘렸으며, 그러한 가정의 정확성은 12년 후 독일 화학자 짐머만(Zimmermann)의 실험을 통해 확인되었습니다.
수십 년 동안 우라늄은 좁은 범위의 화학자와 자연 과학자들에게만 관심이 있었으며 그 사용도 유리와 페인트 생산으로 제한되었습니다. 1896년 Henri Becquerel이 이 금속의 방사능을 발견한 후에야 1898년에 우라늄 광석의 산업적 가공이 시작되었습니다. 훨씬 후에(1939년) 핵분열 현상이 발견되었으며, 1942년부터 우라늄이 주요 핵연료가 되었습니다.
우라늄의 가장 중요한 특성은 일부 동위원소의 핵이 중성자를 포획할 때 핵분열할 수 있다는 것입니다. 이 과정의 결과로 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다. 요소 번호 92의 이러한 특성은 에너지원으로 사용되는 원자로에 사용되며 또한 작용의 기초가 됩니다. 원자 폭탄. 우라늄은 지질학에서 지질학적 과정의 순서(지리연대학)를 결정하기 위해 광물과 암석의 연대를 결정하는 데 사용됩니다. 암석에는 우라늄 농도가 다르기 때문에 방사능도 다릅니다. 이 속성은 지구물리학적 방법을 사용하여 암석을 식별할 때 사용됩니다. 이 방법은 유정의 지구물리학적 조사 중 석유 지질학에서 가장 널리 사용됩니다. 우라늄 화합물은 도자기 페인팅과 세라믹 유약 및 에나멜(산화 정도에 따라 노란색, 갈색, 녹색 및 검정색으로 칠함)용 페인트로 사용되었습니다. 예를 들어 우라늄산나트륨(Na2U2O7)은 노란색 안료로 사용되었습니다. 그림.
생물학적 특성
우라늄은 생물학적 환경에서 상당히 흔한 요소입니다. 이 금속의 농축기는 물 - 수생 식물 - 어류 계획에 따라 자연의 우라늄 생물학적 순환 사슬에 포함된 일부 유형의 곰팡이 및 조류로 간주됩니다. - 인간. 따라서 음식과 물을 통해 우라늄은 인간과 동물의 몸, 또는 오히려 위장관으로 들어가며, 들어오는 쉽게 용해되는 화합물의 약 1%와 난용성 화합물의 0.1% 이하가 흡수됩니다. 이 요소는 공기와 함께 호흡기와 폐, 점막과 피부로 들어갑니다. 호흡기, 특히 폐에서는 흡수가 훨씬 더 강하게 발생합니다. 쉽게 용해되는 화합물은 50%, 난용성 화합물은 20% 흡수됩니다. 따라서 우라늄은 동물과 인간의 조직에서 소량(10-5 - 10-8%)으로 발견됩니다. 식물(건조 잔류물)의 우라늄 농도는 토양 내 함량에 따라 달라지므로 토양 농도가 10-4%인 경우 식물에는 1.5∙10-5% 이하가 포함됩니다. 조직과 기관 사이의 우라늄 분포는 고르지 않으며, 주요 축적 장소는 뼈 조직(골격), 간, 비장, 신장, 폐 및 기관지폐 림프절(난용성 화합물이 폐에 들어가는 경우)입니다. 우라늄(탄산염 및 단백질과의 복합체)은 혈액에서 매우 빠르게 제거됩니다. 평균적으로 동물과 인간의 기관과 조직에 있는 92번째 원소의 함량은 10-7%입니다. 예를 들어, 소의 혈액에는 1∙10-8 g/ml의 우라늄이 포함되어 있고, 인간의 혈액에는 4∙10-10 g/g이 포함되어 있습니다. 소의 간에는 8∙10-8 g/g이 함유되어 있고, 사람의 경우에는 6∙10-9 g/g이 함유되어 있습니다. 소의 비장은 9∙10-8 g/g을 함유하고 있으며, 사람의 비장은 4.7∙10-7 g/g입니다. 소의 근육 조직에서는 최대 4∙10-11 g/g까지 축적됩니다. 게다가 에서는 인간의 몸우라늄은 폐에 6∙10-9 - 9∙10-9 g/g 범위로 함유되어 있습니다. 신장에서는 5.3∙10-9 g/g(피질층) 및 1.3∙10-8 g/g(수질층); 뼈 조직에서는 1∙10-9 g/g; 골수에서는 1∙10-8 g/g; 모발의 경우 1.3∙10-7 g/g. 뼈에서 발견되는 우라늄은 뼈 조직에 지속적인 방사선 조사를 유발합니다(뼈에서 우라늄이 완전히 제거되는 기간은 600일입니다). 이 금속의 최소량은 뇌와 심장에 존재합니다(약 10-10g/g). 앞서 언급했듯이 우라늄이 신체에 들어가는 주요 경로는 물, 음식, 공기입니다. 음식과 액체로 몸에 들어가는 금속의 일일 복용량은 1.9∙10-6g, 공기는 7∙10-9g입니다. 그러나 매일 우라늄은 몸에서 배설됩니다: 소변으로 0.5∙10-7g 최대 5∙10-7g; 1.4∙10-6 g에서 1.8∙10-6 g까지의 대변으로 머리카락, 손톱 및 각질 비늘 손실 - 2∙10-8 g.
과학자들은 인체, 동물 및 식물의 정상적인 기능을 위해서는 극소량의 우라늄이 필요하다고 제안합니다. 그러나 생리학에서의 역할은 아직 명확하게 밝혀지지 않았습니다. 인체 내 92번 원소의 평균 함량은 약 9∙10-5g인 것으로 확인되었습니다(국제방사선방호위원회). 사실, 이 수치는 지역과 지역에 따라 다소 변동됩니다.
아직 알려지지 않았지만 확실한 내용임에도 불구하고 생물학적 역할살아있는 유기체에서 우라늄은 다음 중 하나로 남아 있습니다. 가장 위험한 요소. 우선, 이는 화학적 특성, 특히 화합물의 용해도 때문에 이 금속의 독성 효과로 나타납니다. 예를 들어, 용해성 화합물(우라닐 및 기타)은 더 독성이 있습니다. 대부분 우라늄 및 그 화합물에 의한 중독은 농축 공장, 우라늄 원료 추출 및 처리 기업, 우라늄이 기술 공정에 관여하는 기타 생산 시설에서 발생합니다.
우라늄은 신체에 침투하여 모든 기관과 조직에 절대적으로 영향을 미칩니다. 그 이유는 작용이 세포 수준에서 발생하기 때문입니다. 이는 효소의 활성을 억제합니다. 신장이 주로 영향을 받으며, 이는 소변 내 당분과 단백질의 급격한 증가로 나타나며 이후 핍뇨증이 발생합니다. 위장관과 간이 영향을 받습니다. 우라늄 중독은 급성과 만성으로 나뉘며, 후자는 점차적으로 진행되며 무증상이거나 경미한 증상을 보일 수 있습니다. 그러나 이후 만성 중독은 조혈 장애, 신경계 및 기타 심각한 건강 문제를 초래합니다.
화강암 1톤에는 약 25g의 우라늄이 포함되어 있습니다. 원자로에서 이 25그램을 연소하는 동안 방출될 수 있는 에너지는 강력한 열 보일러의 용광로에서 125톤의 석탄을 연소하는 동안 방출되는 에너지와 비슷합니다! 이러한 데이터를 바탕으로 가까운 미래에 화강암이 광물 연료 유형 중 하나로 간주될 것이라고 가정할 수 있습니다. 전체적으로, 상대적으로 얇은 지각의 20km 표면층에는 약 1014톤의 우라늄이 포함되어 있으며, 이를 에너지 등가물로 환산하면 그 결과는 단순히 2.36.1024킬로와트시라는 엄청난 수치입니다. 개발, 탐사 및 제안된 화석 연료 매장지를 모두 합치더라도 이 에너지의 100만분의 1도 제공할 수 없습니다!
열처리된 우라늄 합금은 더 큰 항복 한계, 크리프 및 증가된 내식성, 온도 변동 및 조사의 영향으로 제품의 모양이 덜 변하는 경향이 있는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 원리에 기초하여 20세기 초부터 30년대까지 공구강 생산에 탄화물 형태의 우라늄이 사용되었습니다. 또한 일부 합금에서 텅스텐을 대체하는 데 사용되었는데, 이는 더 저렴하고 접근성이 뛰어났습니다. 페로라늄 생산에서 U의 비중은 최대 30%에 달했다. 사실, 20세기 후반에 그러한 우라늄 사용은 전혀 이루어지지 않았습니다.
알려진 바와 같이, 우리 지구의 깊은 곳에서는 항아리 동위원소가 지속적으로 부패하는 과정이 있습니다. 따라서 과학자들은 지구 껍질에 들어 있는 이 금속 전체 덩어리에서 에너지가 즉시 방출되면 지구 온도가 수천도까지 올라갈 것이라고 계산했습니다! 그러나 다행스럽게도 그러한 현상은 불가능합니다. 결국 우라늄 핵과 그 파생물이 일련의 장기간 방사성 변형을 겪으면서 열 방출이 점차적으로 발생합니다. 이러한 변환 기간은 천연 우라늄 동위원소의 반감기로 판단할 수 있습니다. 예를 들어 235U의 경우 7,108년이고 238U의 경우 - 4.51,109년입니다. 그러나 우라늄 열은 지구를 상당히 따뜻하게 합니다. 지구의 전체 질량이 상위 2km 층과 동일한 양의 우라늄을 포함하고 있다면 행성의 온도는 지금보다 훨씬 높을 것입니다. 그러나 지구 중심으로 갈수록 우라늄 농도는 감소합니다.
원자로에서는 장전된 우라늄의 극히 일부만 처리됩니다. 이는 핵분열 생성물로 인해 연료가 슬래깅되기 때문입니다. 235U가 연소되고, 연쇄 반응점차적으로 사라집니다. 그러나 연료봉에는 여전히 핵연료가 채워져 있어 다시 소모해야 한다. 이를 위해 오래된 연료 요소는 분해되어 재활용을 위해 보내집니다. 즉, 산에 용해되고 추출을 통해 생성된 용액에서 우라늄이 추출됩니다. 폐기해야 하는 핵분열 조각은 용액에 남아 있습니다. 따라서 우라늄 산업은 실질적으로 폐기물이 없는 화학제품 생산임이 밝혀졌습니다!
우라늄 동위원소 분리를 위한 공장은 수십 헥타르의 면적을 차지하며, 공장의 분리 계단식 다공성 칸막이 면적은 거의 동일합니다. 이는 우라늄 동위원소를 분리하기 위한 확산 방법의 복잡성 때문입니다. 결국 235U의 농도를 0.72에서 99%로 높이려면 수천 개의 확산 단계가 필요합니다!
우라늄-납 방법을 사용하여 지질학자들은 가장 오래된 광물의 나이를 알아낼 수 있었고, 운석을 연구할 때 우리 행성의 대략적인 탄생 날짜를 결정할 수 있었습니다. '우라늄시계' 덕분에 달 토양의 나이가 결정됐다. 흥미롭게도 달에서는 30억년 동안 화산 활동이 없었고 지구의 자연 위성은 수동적인 몸체로 남아 있다는 것이 밝혀졌습니다. 결국, 가장 어린 달 물질 조각조차도 가장 오래된 육상 광물의 나이보다 더 오래 살았습니다.
이야기
우라늄의 사용은 아주 오랜 옛날로 거슬러 올라갑니다. 이르면 기원전 1세기에 천연 우라늄 산화물을 사용하여 도자기를 색칠하는 데 사용되는 노란색 유약을 만들었습니다.
현대에는 우라늄에 대한 연구가 지속적으로 성장하면서 여러 단계에 걸쳐 점차적으로 이루어졌습니다. 1789년 독일의 자연 철학자이자 화학자인 마르틴 하인리히 클라프로트(Martin Heinrich Klaproth)가 색슨 피치 광석(우라늄 피치)에서 채굴한 황금빛 노란색 '토양'을 흑색 금속 유사 물질(우라늄)로 환원한 것이 시작입니다. 산화물 - UO2). 그 이름은 당시 알려진 가장 먼 행성인 천왕성을 기리기 위해 주어졌으며, 이는 1781년 William Herschel에 의해 발견되었습니다. 이 시점에서 새로운 원소 연구의 첫 번째 단계(Klaproth는 자신이 새로운 금속을 발견했다고 확신했습니다)가 끝나고 50년 이상의 공백이 발생합니다.
1840년은 우라늄 연구 역사에서 새로운 이정표가 시작된 해로 간주될 수 있습니다. 올해부터 프랑스의 젊은 화학자인 Eugene Melchior Peligo(1811-1890)가 금속 우라늄을 얻는 문제에 착수했고 곧(1841) 그는 성공했습니다. UCl4를 금속 칼륨으로 환원하여 금속 우라늄을 얻었습니다. 게다가 그는 클라프로스가 발견한 우라늄이 실제로는 그 산화물일 뿐임을 증명했습니다. 프랑스인은 또한 새로운 원소의 추정 원자량인 120을 결정했습니다. 그런 다음 다시 우라늄의 특성에 대한 연구에 오랜 중단이 있었습니다.
1874년에야 우라늄의 성질에 대한 새로운 가정이 나타났습니다. 드미트리 이바노비치 멘델레예프(Dmitry Ivanovich Mendeleev)는 화학 원소의 주기화에 관해 개발한 이론에 따라 테이블에서 새로운 금속을 위한 자리를 찾아 마지막 셀에 우라늄을 배치했습니다. 또한 멘델레예프는 이전에 가정했던 우라늄의 원자량을 두 배로 늘렸는데, 이 역시 실수 없이 이루어졌으며, 이는 12년 후 독일 화학자 짐머만(Zimmermann)의 실험에서 확인되었습니다.
1896년 이래로 우라늄의 특성을 연구하는 분야의 발견은 차례로 "무너졌습니다". 위에서 언급한 해에 아주 우연히(우라닐 황산칼륨 결정의 인광을 연구하는 동안), 43세의 물리학 앙투안 앙리 베크렐 교수가 『베크렐의 광선』을 펴고 나중에 마리 퀴리가 방사능으로 이름을 바꿨습니다. 같은 해 앙리 무아상(역시 프랑스 화학자)은 순수한 우라늄 금속을 생산하는 방법을 개발합니다.
1899년 어니스트 러더퍼드는 우라늄 준비에서 방사선의 이질성을 발견했습니다. 두 가지 유형의 방사선, 즉 특성이 다른 알파선과 베타선이 있다는 것이 밝혀졌습니다. 두 방사선은 서로 다른 전하를 운반하고 다른 길이물질의 범위와 이온화 능력도 다릅니다. 1년 후 Paul Villar도 감마선을 발견했습니다.
어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)와 프레드릭 소디(Frederick Soddy)는 우라늄 방사능 이론을 공동으로 개발했습니다. 이 이론을 바탕으로 1907년 러더퍼드는 방사성 우라늄과 토륨을 연구하면서 광물의 나이를 결정하는 최초의 실험을 시작했습니다. 1913년에 F. Soddy는 동위원소 개념을 도입했습니다(고대 그리스 iso - "동일", "동일" 및 topos - "장소"). 1920년에 같은 과학자는 암석의 지질학적 연대를 결정하는 데 동위원소를 사용할 수 있다고 제안했습니다. 그의 가정은 정확한 것으로 판명되었습니다. 1939년에 Alfred Otto Karl Nier는 연령을 계산하기 위한 최초의 방정식을 만들었고 질량 분석기를 사용하여 동위원소를 분리했습니다.
1934년 엔리코 페르미(Enrico Fermi)는 1932년 J. 채드윅(J. Chadwick)이 발견한 입자인 중성자로 화학 원소를 공격하는 일련의 실험을 수행했습니다. 이 작업의 결과, 이전에 알려지지 않은 방사성 물질이 우라늄에서 나타났습니다. 그의 실험에 참여한 페르미와 다른 과학자들은 초우라늄 원소를 발견했다고 제안했습니다. 4년 동안 중성자 충격의 산물 중에서 초우라늄 원소를 검출하려는 시도가 있었습니다. 독일의 화학자 Otto Hahn과 Fritz Strassmann이 자유 중성자를 포획함으로써 우라늄 동위원소 235U의 핵이 분열되어 (우라늄 핵 하나당) 상당히 많은 양의 에너지를 방출한다는 사실을 확립한 1938년에 모든 것이 끝났습니다. 에너지 파편과 방사선. 독일 화학자들은 더 이상 발전하지 못했습니다. Lise Meitner와 Otto Frisch는 그들의 이론을 입증할 수 있었습니다. 이 발견은 평화적 목적과 군사적 목적 모두를 위해 원자내 에너지를 사용하는 기원이 되었습니다.
자연 속에 존재하기
지각(클라크)의 우라늄 평균 함량은 질량 기준으로 3∙10-4%입니다. 이는 은, 수은, 비스무트보다 지구의 창자에 더 많은 우라늄이 있음을 의미합니다. 우라늄은 지각의 화강암층과 퇴적층 껍질의 특징적인 원소입니다. 따라서 화강암 1톤에는 약 25g의 92번 원소가 들어 있습니다. 전체적으로 1000톤 이상의 우라늄이 상대적으로 얇은 20km의 지구 상층부에 포함되어 있습니다. 산성 화성암 3.5∙10-4%, 점토 및 셰일 3.2∙10-4%, 특히 유기물 함량이 높음, 기본 암석 5∙10-5%, 맨틀의 초염기성 암석 3∙10-7% .
우라늄은 단순 이온과 복합 이온의 형태로, 특히 탄산염 착물의 형태로 차갑고 뜨거운, 중성 및 알칼리성 물에서 활발하게 이동합니다. 산화환원 반응은 우라늄의 지구화학에서 중요한 역할을 하는데, 그 이유는 우라늄 화합물은 일반적으로 산화 환경의 물에 잘 녹고 환원 환경(황화수소)의 물에는 잘 녹지 않기 때문입니다.
100개 이상의 우라늄 광물 광석이 알려져 있으며, 그 종류는 다양합니다. 화학적 구성 요소, 원산지, 우라늄 농도 등 다양한 종류 중에서 실용적인 관심 사항은 단 12개에 불과합니다. 자연에서 가장 산업적으로 중요한 우라늄의 주요 대표자는 우라닌산염과 그 변종(피치 피치 및 우라늄 블랙)뿐만 아니라 규산염(코피나이트, 티타네이트) - 다비다이트 및 브라너라이트와 같은 산화물로 간주될 수 있습니다. 함수 인산염 및 우라닐 비산염 - 우라늄 운모.
우라니나이트 - UO2는 주로 고대 선캄브리아기 암석에 투명한 결정 형태로 존재합니다. Uraninite는 Thorianite ThO2 및 yttrocerianite (Y,Ce)O2와 동형 계열을 형성합니다. 또한 모든 우라닌석에는 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴 생성물인 K, Po, He, Ac, Pb, Ca 및 Zn이 포함되어 있습니다. 우라니나이트 자체는 우라늄의 복잡한 니오베이트-탄탈륨-티탄산염(콜럼바이트, 파이로클로어, 사마르스카이트 등), 지르콘, 모나자이트와 관련된 화강암 및 섬장암 페그마타이트의 특징인 고온 광물입니다. 또한 우라닌암은 열수암, 스카른암, 퇴적암에서도 발생합니다. 우라닌의 대규모 매장지는 캐나다, 아프리카, 미국, 프랑스 및 호주에 알려져 있습니다.
우라늄 타르 또는 수지 혼합물로도 알려져 있는 Pitchblende(U3O8)는 화산 및 열수 광물인 은폐 결정질 콜로모픽 집합체를 형성하며 고생대 및 젊은 고온 및 중온층에서 나타납니다. 피치블렌드의 일정한 위성은 황화물, 비소, 천연 비스무트, 비소 및 은, 탄산염 및 기타 원소입니다. 이 광석은 우라늄이 매우 풍부하지만 극히 드물며 종종 라듐을 동반합니다. 이는 쉽게 설명됩니다. 라듐은 우라늄 동위원소 붕괴의 직접적인 산물입니다.
우라늄 블랙(느슨한 흙 덩어리)은 주로 신생대와 신생대에서 나타납니다. 젊은 교육, 열수 황화물 우라늄 및 퇴적물 퇴적물에 일반적입니다.
우라늄은 또한 금을 함유한 대기업과 같이 0.1% 미만을 함유한 광석에서 부산물로 추출됩니다.
우라늄 광석의 주요 매장지는 미국(콜로라도, 노스다코타, 사우스다코타), 캐나다(온타리오 및 서스캐처원 주), 남아프리카공화국(위트워터스랜드), 프랑스(마시프 센트럴), 호주(노던 테리토리) 및 기타 여러 국가에 있습니다. . 러시아의 주요 우라늄 광석 지역은 Transbaikalia입니다. 러시아 우라늄의 약 93%가 치타 지역(크라스노카멘스크 시 근처) 매장지에서 채굴됩니다.
애플리케이션
현대 원자력 에너지는 92번 원소와 그 특성 없이는 상상할 수 없습니다. 그리 오래되지는 않았지만 최초의 원자로가 발사되기 전에는 주로 라듐을 추출하기 위해 우라늄 광석을 채굴했습니다. 일부 염료와 촉매에는 소량의 우라늄 화합물이 사용되었습니다. 사실, 우라늄은 산업적으로 거의 의미가 없는 원소로 여겨졌는데, 우라늄 동위원소의 핵분열 능력이 발견된 이후 상황은 얼마나 급격하게 변했는지! 이 금속은 단숨에 전략원료 1호 지위를 획득했다.
오늘날 우라늄 금속과 그 화합물의 주요 응용 분야는 원자로 연료입니다. 따라서 고정식 원자력 발전소 원자로에서는 우라늄 동위원소의 저농축(천연) 혼합물이 사용되며, 원자력 발전소 및 고속 중성자로에서는 고농축 우라늄이 사용됩니다.
우라늄 동위원소 235U는 다른 우라늄 동위원소에서는 일반적이지 않은 자립형 핵 연쇄 반응이 가능하기 때문에 가장 널리 사용됩니다. 이 특성 덕분에 235U는 원자로 및 핵무기의 연료로 사용됩니다. 그러나 천연 우라늄에서 235U 동위원소를 분리하는 것은 복잡하고 비용이 많이 드는 기술적 문제입니다.
자연에서 가장 흔한 우라늄 동위원소인 238U는 고에너지 중성자와 충돌하면 분열할 수 있습니다. 이 동위원소의 이러한 특성은 열핵무기의 성능을 높이는 데 사용됩니다. 열핵반응에 의해 생성된 중성자가 사용됩니다. 또한 플루토늄 동위원소 239Pu는 238U 동위원소에서 얻어지며 이는 원자로 및 원자폭탄에도 사용될 수 있습니다.
최근에는 토륨으로부터 원자로에서 인위적으로 생산된 우라늄 동위원소 233U가 큰 용도로 사용되는 것으로 나타났습니다. 이는 원자로의 중성자 플럭스에서 토륨을 조사하여 얻습니다.
23290Th + 10n → 23390Th -(β–)→ 23391Pa –(β–)→ 23392U
233U 핵분열성 열중성자; 또한 233U 원자로에서는 핵연료의 재생산이 확대될 수 있습니다. 따라서 토륨 원자로에서 1kg의 233U가 연소되면 1.1kg의 새로운 233U가 그 안에 축적되어야 합니다(토륨 핵에 의한 중성자를 포획한 결과). 가까운 미래에 열 중성자 원자로의 우라늄-토륨 사이클은 고속 중성자 원자로에서 핵연료 재생산을 위한 우라늄-플루토늄 사이클의 주요 경쟁자가 될 것입니다. 이 핵종을 연료로 사용하는 원자로가 이미 존재하여 가동 중입니다(인도의 KAMINI). 233U는 또한 가스상 핵 로켓 엔진에 가장 유망한 연료이기도 합니다.
다른 인공 우라늄 동위원소는 중요한 역할을 하지 않습니다.
천연 우라늄에서 "필요한" 동위원소 234U 및 235U를 추출한 후 남은 원료(238U)를 "열화 우라늄"이라고 하며, 주로 천연 우라늄에서 234U가 제거되기 때문에 방사능이 천연 우라늄의 절반 수준입니다. 우라늄의 주요 용도는 에너지 생산이기 때문에 열화우라늄은 경제적 가치가 낮은 저사용 제품입니다. 그러나 가격이 저렴할 뿐만 아니라 밀도가 높고 포착 단면적이 매우 높기 때문에 방사선 보호 및 항공기 제어 표면과 같은 항공우주 응용 분야의 밸러스트로 사용됩니다. 또한 열화우라늄은 우주 착륙선과 경주용 요트의 밸러스트로 사용됩니다. 고속 자이로스코프 로터, 대형 플라이휠, 유정 드릴링 시에 사용됩니다.
그러나 열화우라늄의 가장 유명한 용도는 군용 응용 분야입니다. 즉, 장갑 관통 포탄 및 M-1 Abrams 탱크와 같은 현대식 탱크 장갑용 코어로 사용됩니다.
우라늄의 덜 알려진 용도는 주로 우라늄 화합물과 관련됩니다. 따라서 우라늄을 조금만 첨가하면 유리에 아름다운 황록색 형광이 생기고 일부 우라늄 화합물은 감광성이므로 우라닐 질산염은 네거티브 및 컬러(틴트) 포지티브(사진 인쇄)를 갈색으로 향상시키는 데 널리 사용되었습니다.
니오븀 카바이드와 지르코늄 카바이드를 합금한 235U 카바이드는 핵 제트 엔진의 연료로 사용됩니다. 철과 열화 우라늄(238U)의 합금은 강력한 자기 변형 재료로 사용됩니다. 우라늄산 나트륨(Na2U2O7)은 그림에서 노란색 안료로 사용되었으며, 이전에는 우라늄 화합물이 도자기 그림용 페인트, 세라믹 유약 및 에나멜용 페인트로 사용되었습니다(색상: 산화 정도에 따라 노란색, 갈색, 녹색 및 검정색으로 칠함). .
생산
우라늄은 여러 가지 특성(형성 조건, "대비", 유용한 불순물 함량 등)이 크게 다른 우라늄 광석에서 얻어지며, 그 중 주요 요소는 우라늄의 비율입니다. 이 기준에 따르면 다섯 가지 유형의 광석이 구별됩니다. 매우 풍부함(1% 이상의 우라늄 함유); 부자(1-0.5%); 평균(0.5-0.25%); 보통(0.25~0.1%)과 나쁨(0.1% 미만)입니다. 그러나 0.01~0.015%의 우라늄을 함유한 광석에서도 이 금속은 부산물로 추출됩니다.
수년간 우라늄 원료를 개발하면서 광석에서 우라늄을 분리하는 다양한 방법이 개발되었습니다. 이는 일부 지역에서 우라늄의 전략적 중요성과 자연적 발현의 다양성 때문입니다. 그러나 다양한 방법에도 불구하고, 원료 기반, 모든 우라늄 생산은 세 단계로 구성됩니다. 우라늄 광석의 예비 농축; 우라늄 침출 및 침전, 추출 또는 이온 교환을 통해 충분히 순수한 우라늄 화합물을 얻는 것입니다. 다음으로, 생성된 우라늄의 목적에 따라 제품은 235U 동위원소로 농축되거나 즉시 원소 우라늄으로 환원됩니다.
따라서 광석은 처음에 농축됩니다. 암석은 분쇄되고 물로 채워집니다. 이 경우 혼합물의 무거운 원소가 더 빨리 침전됩니다. 1차 우라늄 광물을 함유한 암석에서는 매우 무겁기 때문에 급격한 강수량이 발생합니다. 2차 우라늄 광물을 함유한 광석이 농축되면 폐석이 퇴적되는데, 이는 2차 광물보다 훨씬 무겁지만 매우 유용한 원소를 함유할 수 있다.
우라늄 광석은 항상 우라늄과 함께 제공되는 라듐의 γ 방사선을 기반으로 하는 유기적 방사성 분류 방법을 제외하고는 거의 농축되지 않습니다.
우라늄 생산의 다음 단계는 침출로, 우라늄을 용액으로 만드는 것입니다. 기본적으로 광석은 황산 용액, 때로는 질산 용액 또는 우라늄을 다음으로 변환하는 소다 용액으로 침출됩니다. 산성 용액 UO2SO4 또는 복합 음이온 형태, 소다 용액 - 4 복합 음이온 형태. 사용된 방법 황산- 더 저렴하지만 항상 적용 가능한 것은 아닙니다. - 원료에 황산에 용해되지 않는 4가 우라늄(우라늄 타르)이 포함되어 있는 경우. 이러한 경우에는 알칼리 침출이 사용되거나 4가 우라늄이 6가 상태로 산화됩니다. 용해하는 데 너무 많은 산이 필요한 마그네사이트나 백운석을 함유한 광석을 침출할 때 가성소다(가성소다)를 사용하는 것이 좋습니다.
침출 단계 후 용액에는 우라늄뿐만 아니라 우라늄과 같은 다른 원소도 포함되어 있으며, 이는 동일한 유기 용매로 추출되고 동일한 이온 교환 수지에 증착되고 동일한 조건에서 침전됩니다. 이러한 상황에서 우라늄을 선택적으로 분리하려면 여러 단계에서 원하지 않는 원소를 제거하기 위해 많은 산화환원 반응을 사용해야 합니다. 이온 교환 및 추출 방법의 장점 중 하나는 열악한 용액에서 우라늄이 완전히 추출된다는 것입니다.
위의 모든 작업 후에 우라늄은 고체 상태, 즉 산화물 중 하나 또는 UF4 사불화물로 변환됩니다. 이러한 우라늄에는 리튬, 붕소, 카드뮴 및 희토류 금속과 같은 열 중성자 포획 단면적이 큰 불순물이 포함되어 있습니다. 최종 제품에서 그 함량은 10만분의 1퍼센트를 초과해서는 안 됩니다! 이를 위해 우라늄을 이번에는 질산에 다시 용해시킵니다. 트리부틸 인산염 및 기타 물질로 추출하는 동안 질산우라닐 UO2(NO3)2는 필요한 표준에 따라 추가로 정제됩니다. 이 물질은 결정화(또는 침전)되고 조심스럽게 하소됩니다. 이 작업의 결과로 삼산화우라늄 UO3가 형성되고, 이는 수소와 함께 UO2로 환원됩니다. 430~600°C의 온도에서 우라늄 산화물은 건조 불화수소와 반응하여 UF4 사불화물로 변합니다. 이미 이 화합물로부터 우라늄 금속은 일반적으로 일반적인 환원을 통해 칼슘이나 마그네슘의 도움으로 얻어집니다.
물리적 특성
우라늄 금속은 매우 무겁습니다. 철보다 2.5배, 납보다 1.5배 더 무겁습니다! 이것은 지구의 창자에 저장된 가장 무거운 원소 중 하나입니다. 은백색의 색상과 광택을 지닌 우라늄은 강철과 유사합니다. 순수 금속 플라스틱이고 부드럽고 밀도가 높지만 동시에 가공이 쉽습니다. 우라늄은 전기 양성이며 약간의 상자성 특성을 가지고 있습니다. 실온에서의 비자화율은 1.72·10 -6입니다. 전기전도도는 낮지만 반응성은 높다. 이 요소에는 α, β 및 γ의 세 가지 동소체 변형이 있습니다. α형은 a = 2.8538 Å, b = 5.8662 Å, c = 469557 Å 매개변수를 갖는 사방정계 결정 격자를 갖습니다. 이 형태는 실온부터 667.7°C까지의 온도 범위에서 안정적입니다. 25°C 온도에서 α형 우라늄의 밀도는 19.05 ± 0.2g/cm 3 입니다. β-형태는 정방정계 결정 격자를 가지며, 667.7°C ~ 774.8°C의 온도 범위에서 안정적입니다. 정방정계 격자의 매개변수: a = 10.759Å, b = 5.656Å. 체심 입방 구조의 γ형으로 774.8°C에서 녹는점(1132°C)까지 안정합니다.
우라늄 회수 과정에서 세 가지 단계를 모두 볼 수 있습니다. 이를 위해 산화칼슘으로 코팅된 이음매 없는 강철 파이프인 특수 장치가 사용되는데, 이는 파이프의 강철이 우라늄과 상호 작용하지 않도록 하기 위해 필요합니다. 사불화우라늄과 마그네슘(또는 칼슘)의 혼합물을 장치에 넣은 후 600°C로 가열합니다. 이 온도에 도달하면 전기 점화기가 켜지고 로딩된 혼합물이 완전히 녹는 발열 환원 반응. 무게로 인해 액체 우라늄(온도 1132°C)은 바닥으로 완전히 가라앉습니다. 우라늄이 장치 바닥에 완전히 증착된 후 냉각이 시작되고 우라늄이 결정화되고 원자가 엄격한 순서로 배열되어 입방 격자를 형성합니다. 이것이 γ상입니다. 다음 전이는 774°C에서 발생합니다. 냉각 금속의 결정 격자는 β상에 해당하는 사각형이 됩니다. 잉곳의 온도가 668°C로 떨어지면 원자는 다시 평행 층의 파동, 즉 α상으로 배열되어 열을 재배열합니다. 더 이상 변경 사항이 발생하지 않습니다.
우라늄의 주요 매개변수는 항상 α 단계를 참조합니다. 녹는점(tmelting) 1132° C, 우라늄의 끓는점(tboiling) 3818° C. 실온에서의 비열 용량 27.67 kJ/(kg·K) 또는 6.612 cal/(g·°С). 25°C 온도에서의 전기 저항률은 약 3·10 -7 ohm·cm이고, 600°C에서는 이미 5.5·10 -7 ohm·cm입니다. 우라늄의 열전도도는 온도에 따라 달라집니다. 100-200°C 범위에서는 28.05W/(m·K) 또는 0.067cal/(cm·sec°C)이며, 400°C로 증가하면 최대 29.72W/(m·K) 0.071cal/(cm·sec °C)까지 증가합니다. 우라늄은 0.68K에서 초전도성을 갖습니다. 평균 브리넬 경도는 19.6 - 21.6·10 2 Mn/m 2 또는 200-220 kgf/mm 2 입니다.
92번째 원소의 많은 기계적 특성은 순도와 열적, 기계적 처리 방식에 따라 달라집니다. 그래서 주조 우라늄의 경우 실온에서의 인장 강도는 372-470 MN/m2 또는 38-48 kgf/mm2이고, 평균 탄성 계수는 20.5·10 -2 MN/m2 또는 20.9·10 -3 kgf/mm2입니다. 우라늄의 강도는 β- 및 γ-상에서 담금질된 후에 증가합니다.
중성자 플럭스에 의한 우라늄 조사, 금속 우라늄으로 만들어진 수냉식 연료 요소와의 상호 작용 및 강력한 열 중성자 원자로의 기타 작동 요소 - 이 모든 것이 우라늄의 물리적 및 기계적 특성의 변화로 이어집니다. 금속이 부서지기 쉽고 크리프됩니다. 금속 우라늄으로 만들어진 제품이 변형됩니다. 이러한 이유로 몰리브덴과 같은 우라늄 합금은 원자로에 사용되며 이러한 합금은 물에 강하고 금속을 강화하며 고온 입방 격자를 유지합니다.
화학적 특성
화학적으로 우라늄은 매우 활성 금속. 공기 중에서는 표면에 무지개 빛깔의 UO2 이산화물 필름이 형성되어 산화됩니다. 이는 티타늄, 지르코늄 및 기타 여러 금속에서 발생하는 것처럼 추가 산화로부터 금속을 보호하지 못합니다. 우라늄은 산소와 함께 UO2 이산화물, UO3 삼산화물 및 수많은 중간 산화물을 형성하며, 그 중 가장 중요한 것은 U3O8입니다. 이들 산화물의 특성은 UO2 및 UO3와 유사합니다. 분말 상태의 우라늄은 자연발화성이고 약간의 열(150°C 이상)로 발화할 수 있습니다. 연소 시 밝은 불꽃이 동반되어 궁극적으로 U3O8을 형성합니다. 500-600 °C의 온도에서 우라늄은 불소와 상호작용하여 녹색 바늘 모양의 결정을 형성하며 물과 산에 약간 용해됩니다. 사불화우라늄(UF4) 및 UF6(6불화우라늄(1000℃에서 녹지 않고 승화하는 흰색 결정)) 56.4°C). UF4, UF6은 우라늄 할로겐화물을 형성하기 위해 우라늄과 할로겐의 상호 작용의 예입니다. 우라늄은 황과 쉽게 결합하여 다양한 화합물을 형성하는데, 그 중 가장 중요한 것은 미국 핵연료입니다. 우라늄은 220°C에서 수소와 반응하여 화학적으로 매우 활성인 수소화물 UH3를 형성합니다. 더 가열하면 UH3는 수소와 분말 우라늄으로 분해됩니다. 450~700°C 및 대기압의 높은 온도에서 질소와의 상호 작용이 발생하여 질화물 U4N7이 얻어지며, 동일한 온도에서 질소 압력이 증가하면 UN, U2N3 및 UN2가 얻어질 수 있습니다. 더 높은 온도(750~800°C)에서 우라늄은 탄소와 반응하여 UC 모노카바이드, UC2 디카바이드 및 U2C3를 형성합니다. 우라늄은 물과 반응하여 UO2와 H2를 형성하며, 찬 물에서는 더 천천히, 뜨거운 물에서는 더 활발하게 반응합니다. 또한 반응은 150~250°C의 온도에서 수증기와 함께 발생합니다. 이 금속은 염산 HCl 및 질산 HNO3에 용해되고 고농도 불화수소산에는 덜 활발하게 용해되며 황산 H2SO4 및 오르토인산 H3PO4와 천천히 반응합니다. 산과의 반응 생성물은 4가 우라늄염입니다. 무기산과 일부 금속(금, 백금, 구리, 은, 주석, 수은)의 염으로부터 우라늄은 수소를 대체할 수 있습니다. 우라늄은 알칼리와 상호작용하지 않습니다.
화합물에서 우라늄은 +3, +4, +5, +6, 때로는 +2의 산화 상태를 나타낼 수 있습니다. U3+는 자연에는 존재하지 않으며 실험실에서만 얻을 수 있습니다. 5가 우라늄 화합물은 대부분 불안정하며 가장 안정적인 4가 및 6가 우라늄 화합물로 쉽게 분해됩니다. 6가 우라늄은 우라닐 이온 UO22+의 형성을 특징으로 하며, 그 염은 노란색을 띠고 물과 무기산에 잘 녹습니다. 6가 우라늄 화합물의 예로는 양성 산화물인 삼산화우라늄 또는 무수우라늄 UO3(주황색 분말)이 있습니다. 산에 용해되면 우라늄 우라늄 염화물 UO2Cl2와 같은 염이 형성됩니다. 알칼리가 우라닐 염 용액에 작용하면 우라닐 염 H2UO4-우라네이트 및 디우라닉 산 H2U2O7-디우라네이트가 생성됩니다(예: 우라닐 나트륨 Na2UO4 및 나트륨 디우라네이트 Na2U2O7). 4가 우라늄(사염화우라늄 UCl4)의 염은 녹색이며 덜 용해됩니다. 4가 우라늄을 함유한 화합물은 오랫동안 공기에 노출되면 불안정해지며 6가 우라늄으로 변하는 경우가 많습니다. 염화우라닐과 같은 우라닐염은 밝은 빛이나 유기물이 있으면 분해됩니다.
천왕성은 주기율표의 중금속 원소 중 하나입니다. 우라늄은 에너지 및 군사 산업에서 널리 사용됩니다. 주기율표에서 이것은 92번이고 질량수는 238인 라틴 문자 U로 표시됩니다.
천왕성은 어떻게 발견됐나
일반적으로 우라늄과 같은 화학 원소는 아주 오랫동안 알려져 왔습니다. 우리 시대 이전에도 천연 우라늄 산화물을 사용하여 도자기용 황색 유약을 만든 것으로 알려져 있습니다. 이 원소의 발견은 1789년 독일의 화학자 마틴 하인리히 클라프로트(Martin Heinrich Klaproth)가 광석에서 흑색 금속 같은 물질을 발견한 때로 거슬러 올라갑니다. 마틴은 새로 발견된 같은 이름의 행성의 이름을 뒷받침하기 위해 이 물질을 천왕성이라고 부르기로 결정했습니다(천왕성은 같은 해에 발견되었습니다). 1840년 클라프로스가 발견한 이 물질은 특유의 금속 광택에도 불구하고 산화우라늄으로 밝혀졌습니다. 유진 멜키오르 펠리고(Eugene Melchior Peligot)는 산화물로부터 원자 우라늄을 합성하고 그 원자량을 120 AU로 결정했으며, 1874년 멘델레예프는 이 값을 두 배로 늘려 테이블에서 가장 먼 셀에 배치했습니다. 불과 12년 후, 질량을 두 배로 늘리려는 멘델레예프의 결정은 독일 화학자 짐머만(Zimmermann)의 실험을 통해 확인되었습니다.
우라늄은 어디서, 어떻게 채굴되나요?
우라늄은 상당히 흔한 원소이지만 우라늄 광석의 형태로 흔히 볼 수 있습니다. 아시다시피 지각의 함량은 지구 전체 질량의 0.00027%입니다. 우라늄 광석은 일반적으로 실리콘 함량이 높은 산성 광물 암석에서 발견됩니다. 우라늄 광석의 주요 유형은 피치블렌드(pitchblende), 카르노타이트(carnotite), 카솔라이트(casolite) 및 사마르스카이트(samarskite)입니다. 예비 매장량을 고려하면 가장 큰 우라늄 광석 매장량은 호주, 러시아, 카자흐스탄과 같은 국가에 있으며, 이 중에서 카자흐스탄이 선두 위치를 차지하고 있습니다. 우라늄 채굴은 매우 어렵고 비용이 많이 드는 절차입니다. 모든 국가가 순수 우라늄을 채굴하고 합성할 여력이 있는 것은 아닙니다. 생산 기술은 다음과 같습니다. 금이나 보석에 필적하는 광석이나 광물이 광산에서 채굴됩니다. 채굴된 암석을 분쇄하고 물과 혼합하여 우라늄 먼지를 나머지 부분과 분리합니다. 우라늄 먼지는 매우 무겁기 때문에 다른 먼지보다 더 빨리 침전됩니다. 다음 단계는 산성이나 알칼리성 침출을 통해 다른 암석의 우라늄 먼지를 정화하는 것입니다. 절차는 다음과 같습니다. 우라늄 혼합물을 150°C로 가열하고 압력 하에서 순수한 산소를 공급합니다. 결과적으로 황산이 형성되어 다른 불순물로부터 우라늄을 정제합니다. 음, 최종 단계에서는 순수한 우라늄 입자가 선택됩니다. 우라늄 먼지 외에도 다른 유용한 광물도 있습니다.
우라늄 방사능의 위험성
방사성 방사선의 개념과 그것이 건강에 돌이킬 수 없는 해를 끼쳐 사망에 이르게 한다는 사실은 누구나 잘 알고 있습니다. 우라늄은 특정 조건에서 방사성 방사선을 방출할 수 있는 원소 중 하나입니다. 자유 형태에서는 다양성에 따라 알파선과 베타선을 방출할 수 있습니다. 알파선은 투과력이 낮기 때문에 외부에서 방사선을 조사할 경우 인체에 큰 위험을 주지 않지만, 인체에 들어가면 회복할 수 없는 피해를 입힙니다. 외부 알파선을 담기 위해서는 필기용지 한 장이면 충분합니다. 베타 방사선의 경우 상황이 더 심각하지만 그다지 많지는 않습니다. 베타 방사선의 투과력은 알파 방사선보다 높지만 베타 방사선을 포함하려면 3~5mm의 조직이 필요합니다. 이것이 어떤 것인지 말해주실 수 있나요? 우라늄은 핵무기에 사용되는 방사성 원소입니다! 그렇습니다. 모든 생명체에 막대한 피해를 입히는 핵무기에 사용됩니다. 핵탄두가 폭발하면 살아있는 유기체에 대한 주요 피해는 감마선과 중성자 흐름으로 인해 발생합니다. 이러한 유형의 방사선은 결과적으로 형성됩니다. 열핵반응탄두가 폭발하면 안정된 상태에서 우라늄 입자가 제거되고 지구상의 모든 생명체가 파괴됩니다.
우라늄의 종류
위에서 언급했듯이 우라늄에는 여러 종류가 있습니다. 품종은 동위원소의 존재를 암시하므로 동위원소는 동일한 원소를 의미하지만 질량수가 다릅니다.
따라서 두 가지 유형이 있습니다.
- 자연스러운;
- 인공의;
짐작하셨겠지만 자연적인 것은 땅에서 채굴한 것이고, 인공적인 것은 사람이 스스로 만들어낸 것입니다. 천연 동위원소에는 질량수가 238, 235 및 234인 우라늄 동위원소가 포함됩니다. 또한 U-234는 U-238의 딸입니다. 즉, 첫 번째는 자연 조건에서 두 번째 붕괴로 얻어집니다. 인공적으로 생성된 두 번째 동위원소 그룹은 217부터 242까지의 질량수를 갖습니다. 각 동위원소는 서로 다른 특성을 가지며 특정 조건에서 서로 다른 동작을 보이는 것이 특징입니다. 각 동위원소의 에너지 값이 다르기 때문에 필요에 따라 핵 과학자들은 문제에 대한 모든 종류의 해결책을 찾으려고 노력합니다.
반감기
위에서 언급했듯이 우라늄의 동위원소는 각각 다른 에너지 값과 다른 특성을 가지고 있는데, 그 중 하나가 반감기입니다. 그것이 무엇인지 이해하려면 정의부터 시작해야 합니다. 반감기는 방사성 원자의 수가 절반으로 감소하는 시간입니다. 반감기는 에너지 값이나 완전한 정제와 같은 여러 요소에 영향을 미칩니다. 후자를 예로 들면 지구의 방사능 오염을 완전히 제거하는 데 시간이 얼마나 걸릴지 계산할 수 있습니다. 우라늄 동위원소의 반감기:
표에서 볼 수 있듯이 동위원소의 반감기는 몇 분에서 수억 년까지 다양합니다. 그들 각각은 사람들의 삶의 다양한 영역에 적용됩니다.
우라늄의 사용은 다양한 활동 분야에서 매우 광범위하게 사용되지만 에너지 및 군사 부문에서 가장 큰 가치를 갖습니다. 동위원소 U-235가 가장 큰 관심 대상입니다. 장점은 핵무기 제조 및 원자로의 연료로 군사 업무에 널리 사용되는 핵 연쇄 반응을 독립적으로 유지할 수 있다는 것입니다. 또한 우라늄은 지질학에서 광물과 암석의 나이를 결정하고 지질 과정의 과정을 결정하는 데 널리 사용됩니다. 자동차 및 항공기 산업에서는 열화우라늄이 평형추 및 센터링 요소로 사용됩니다. 회화에도 사용되었으며, 특히 도자기용 페인트, 세라믹 유약 및 에나멜 제조용 페인트로 사용되었습니다. 또 다른 흥미로운 점은 이상하게 들리겠지만 방사성 방사선으로부터 보호하기 위해 열화 우라늄을 사용하는 것입니다.
