Уран — естественный радиоактивный элемент VI группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Порядковый номер— 92. атомная масса — 238,02, плотность — 18,48 г/см2, температура плавления—1150сС. Уран открыт немецким химиком Клапротом в 1789 г. Название получил в честь планеты Уран. В 1841 г. французский химик Пелиго получил чистый металлический уран.
Таблица 10.1. Состав естественного урана
Уран — серебристо-белый металл. В природных условиях встречается в четырех- и шестивалентных соединениях. Это химически активный элемент; вступает во взаимодействие с многочисленными органическими и неорганическими соединениями. Он легко реагирует с галлоидами, образуя фториды четырехвалентного и шестивалентного урана CF4 и UF3. Имеется ряд соединений урана с кислородом: диоксид UO2, триоксид UO3, U3O8 и пероксид UO4·2Η2Ο. Уран обладает амфотерными свойствами, в щелочной среде образует анионы уранатов UO3 и диуранатов U2O72_, в нейтральной и кислой среде — катионы уранила UO22+. Естественный уран представляет собой смесь трех изотопов: 234U, 235U, 238U (табл. 10.1).
Уран обладает некоторыми специфическими свойствами. 238U способен захватывать нейтроны с образованием новых трансурановых элементов, a 235U под действием нейтронов расщепляется с освобождением громадных количеств энергии.
Основной изотоп 238U является родоначальником радиоактивного ряда. В процессе распада он дает несколько радиоактивных элементов. Среди продуктов распада урана встречаются как короткоживущие изотопы (234U—Т1,2—1,18 мин), так и долгоживущие (230Th—Τ1/2=8·104 лет). Процесс распада урана происходит с испусканием а- и β-частиц, а также γ-квантов. γ-Излучение урано-радиевого ряда обусловлено изотопами радия — RaB, RaC, RaC1. Конечным продуктом распада является стабильный изотоп свинца — 206Pb.
238U является α-излучателем, Да=4,18 МэВ с большим периодом полураспада, Т1/2 = 4,51 · 109 лет; 1 мг естественного урана испускает около 25,4 α-частиц в 1 с, что составляет 25,16 Бк.
Уран встречается в природе в виде различных урановых минералов. Он обнаружен в углекислых и нефтяных отложениях, в морской и других природных водах. Массовое содержание урана в земной коре составляет 3-10-4%. Руда урана содержит ряд радиоактивных элементов уранового ряда — Ra, Ро, Rn, Pb и др. Содержание радия в урановых нативных рудах составляет 0,34 г на 1 т урана. В природных рудах уран находится в постоянном равновесии с продуктами своего распада. 1 г U соответствует равновесное с ним количество 3,37Х10-7 г Ra. Уран получают из урано-радиевой руды. Он является основным энергетическим сырьем для получения ядерного горючего. Из ядерного горючего изготовляют твэлы для реакторов (Е. Рабинович, Д. Кац, 1954). В 1954 г. впервые в мире в СССР построена и пущена в эксплуатацию АЭС мощностью 5000 кВт.
Твэлы из урана успешно применяются для транспортных целей (атомные ледоколы «Ленин», «Арктика», «Сибирь», «Россия», атомные подводные лодки, специальные энергетические установки и др ).
Являясь радиоактивным элементом, уран в значительной степени влияет на уровень естественного радиоактивного фона,
