यूरेनियम और उसके यौगिक खतरनाक क्यों हैं? यूरेनियम, एक रासायनिक तत्व: खोज का इतिहास और परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया।

लेख की सामग्री

अरुण ग्रह,यू (यूरेनियम), एक्टिनाइड परिवार का एक धातु रासायनिक तत्व, जिसमें एसी, थ, पा, यू, और ट्रांसयूरेनियम तत्व (एनपी, पु, एम, सीएम, बीके, सीएफ, ईएस, एफएम, एमडी, नो, एलआर शामिल हैं) ) यूरेनियम परमाणु हथियारों और परमाणु शक्ति में उपयोग के लिए प्रसिद्ध हो गया है। यूरेनियम ऑक्साइड का उपयोग कांच और सिरेमिक को रंगने के लिए भी किया जाता है।

प्रकृति में ढूँढना।

पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम की मात्रा 0.003% है, यह पृथ्वी की सतह परत में चार प्रकार के निक्षेपों के रूप में होती है। सबसे पहले, ये यूरेनियम की नसें हैं, या यूरेनियम पिच (यूरेनियम डाइऑक्साइड यूओ 2), यूरेनियम में बहुत समृद्ध है, लेकिन दुर्लभ है। वे रेडियम के जमाव के साथ होते हैं, क्योंकि रेडियम यूरेनियम के समस्थानिक क्षय का प्रत्यक्ष उत्पाद है। ऐसी नसें ज़ैरे, कनाडा (ग्रेट बियर लेक), चेक गणराज्य और फ्रांस में पाई जाती हैं। यूरेनियम का दूसरा स्रोत अन्य महत्वपूर्ण खनिजों के अयस्कों के साथ थोरियम और यूरेनियम अयस्क के समूह हैं। कांग्लोमेरेट्स में आमतौर पर निकालने के लिए पर्याप्त मात्रा में सोना और चांदी होता है, और यूरेनियम और थोरियम सहायक तत्व बन जाते हैं। इन अयस्कों के बड़े भंडार कनाडा, दक्षिण अफ्रीका, रूस और ऑस्ट्रेलिया में पाए जाते हैं। यूरेनियम का तीसरा स्रोत खनिज कार्नोटाइट (पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट) से भरपूर तलछटी चट्टानें और बलुआ पत्थर हैं, जिसमें यूरेनियम के अलावा, वैनेडियम और अन्य तत्वों की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है। ऐसे अयस्क संयुक्त राज्य अमेरिका के पश्चिमी राज्यों में पाए जाते हैं। लौह-यूरेनियम शेल्स और फॉस्फेट अयस्क जमा के चौथे स्रोत हैं। स्वीडन के शेल्स में समृद्ध जमा पाए जाते हैं। मोरक्को और संयुक्त राज्य अमेरिका में कुछ फॉस्फेट अयस्कों में यूरेनियम की महत्वपूर्ण मात्रा होती है, और अंगोला और मध्य अफ्रीकी गणराज्य में फॉस्फेट जमा यूरेनियम में भी समृद्ध होते हैं। अधिकांश लिग्नाइट और कुछ कोयले में आमतौर पर यूरेनियम अशुद्धियाँ होती हैं। यूरेनियम युक्त लिग्नाइट जमा उत्तरी और दक्षिण डकोटा (यूएसए) और स्पेन और चेक गणराज्य में बिटुमिनस कोयले में पाए गए हैं।

उद्घाटन।

यूरेनियम की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ एम. क्लाप्रोथ ने की थी, जिन्होंने 8 साल पहले यूरेनस ग्रह की खोज के सम्मान में तत्व का नाम रखा था। (क्लैप्रोथ अपने समय के प्रमुख रसायनज्ञ थे; उन्होंने Ce, Ti, और Zr सहित अन्य तत्वों की भी खोज की।) वास्तव में, क्लैप्रोथ द्वारा प्राप्त पदार्थ मौलिक यूरेनियम नहीं था, बल्कि इसका एक ऑक्सीकृत रूप था, और मौलिक यूरेनियम सबसे पहले था। 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ई। पेलिगोट द्वारा प्राप्त किया गया। खोज के क्षण से 20 वीं शताब्दी तक। यूरेनियम उतना महत्वपूर्ण नहीं था जितना आज है, हालांकि इसके कई भौतिक गुणों, साथ ही परमाणु द्रव्यमान और घनत्व को निर्धारित किया गया है। 1896 में, ए। बेकरेल ने पाया कि यूरेनियम लवण में विकिरण होता है जो अंधेरे में एक फोटोग्राफिक प्लेट को रोशन करता है। इस खोज ने रसायनज्ञों को रेडियोधर्मिता के क्षेत्र में अनुसंधान करने के लिए प्रेरित किया, और 1898 में फ्रांसीसी भौतिकविदों, पति-पत्नी पी. क्यूरी और एम. स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी, रेडियोधर्मी तत्वों पोलोनियम और रेडियम के पृथक लवण, और ई. रदरफोर्ड, एफ. सोड्डी, C. Faience और अन्य वैज्ञानिकों ने रेडियोधर्मी क्षय का सिद्धांत विकसित किया, जिसने आधुनिक परमाणु रसायन विज्ञान और परमाणु ऊर्जा की नींव रखी।

यूरेनियम के पहले अनुप्रयोग।

यद्यपि यूरेनियम लवण की रेडियोधर्मिता ज्ञात थी, इस शताब्दी के पहले तीसरे में इसके अयस्कों का उपयोग केवल साथ वाले रेडियम को प्राप्त करने के लिए किया जाता था, और यूरेनियम को अवांछनीय उप-उत्पाद माना जाता था। इसका उपयोग मुख्य रूप से सिरेमिक और धातु विज्ञान की तकनीक में केंद्रित था; यूरेनियम ऑक्साइड का व्यापक रूप से कांच को हल्के पीले से गहरे हरे रंग में रंगने के लिए उपयोग किया जाता था, जिसने सस्ते कांच के उत्पादन के विकास में योगदान दिया। आज, इन उद्योगों के उत्पादों को पराबैंगनी प्रकाश के तहत फ्लोरोसेंट के रूप में पहचाना जाता है। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान और उसके तुरंत बाद, कार्बाइड के रूप में यूरेनियम का उपयोग उपकरण स्टील्स के निर्माण में किया गया था, इसी तरह Mo और W; 4-8% यूरेनियम ने टंगस्टन की जगह ले ली, जो उस समय उत्पादन में सीमित था। 1914-1926 में टूल स्टील्स प्राप्त करने के लिए, सालाना कई टन फेरोरेनियम का उत्पादन किया जाता था, जिसमें 30% (द्रव्यमान) यू होता था। हालांकि, यूरेनियम का यह उपयोग लंबे समय तक नहीं चला।

यूरेनियम का आधुनिक उपयोग।

यूरेनियम उद्योग ने 1939 में आकार लेना शुरू किया जब 235 यू यूरेनियम समस्थानिक का विखंडन किया गया, जिसके कारण दिसंबर 1942 में यूरेनियम विखंडन की नियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाओं का तकनीकी कार्यान्वयन हुआ। यह परमाणु के युग का जन्म था, जब यूरेनियम एक छोटे से तत्व से जीवन समाज के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक में बदल गया। परमाणु बम के उत्पादन के लिए यूरेनियम के सैन्य महत्व और परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में इसके उपयोग ने यूरेनियम की मांग पैदा कर दी जो खगोलीय रूप से बढ़ गई। यूरेनियम की मांग में वृद्धि का एक दिलचस्प कालक्रम ग्रेट बियर लेक (कनाडा) में जमा के इतिहास पर आधारित है। 1930 में, इस झील में यूरेनियम ऑक्साइड के मिश्रण, राल मिश्रण की खोज की गई थी, और 1932 में इस क्षेत्र में रेडियम को शुद्ध करने की एक तकनीक स्थापित की गई थी। प्रत्येक टन अयस्क (टार ब्लेंड) से, 1 ग्राम रेडियम प्राप्त किया गया था और लगभग आधा टन उप-उत्पाद - यूरेनियम सांद्रण प्राप्त किया गया था। हालांकि, रेडियम दुर्लभ था और इसकी निकासी रोक दी गई थी। 1940 से 1942 तक, विकास फिर से शुरू किया गया और यूरेनियम अयस्क को संयुक्त राज्य में भेज दिया गया। 1949 में यूरेनियम का एक समान शुद्धिकरण, कुछ संशोधनों के साथ, शुद्ध यूओ 2 के उत्पादन के लिए लागू किया गया था। यह उत्पादन बढ़ा है और अब यह सबसे बड़े यूरेनियम उत्पादनों में से एक है।

गुण।

यूरेनियम प्रकृति में पाए जाने वाले सबसे भारी तत्वों में से एक है। शुद्ध धातु बहुत घनी, तन्य, कम विद्युत चालकता के साथ विद्युत धनात्मक और अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होती है।

यूरेनियम में तीन एलोट्रोपिक संशोधन हैं: ए-यूरेनियम (ऑर्थरहोमिक क्रिस्टल जाली), कमरे के तापमान से लेकर 668 डिग्री सेल्सियस तक की सीमा में मौजूद है; बी- यूरेनियम (एक टेट्रागोनल प्रकार का एक जटिल क्रिस्टल जाली), 668–774 ° की सीमा में स्थिर; जी- यूरेनियम (शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल जाली), 774 ° C से गलनांक (1132 ° C) तक स्थिर। चूंकि यूरेनियम के सभी समस्थानिक अस्थिर हैं, इसके सभी यौगिक रेडियोधर्मिता प्रदर्शित करते हैं।

यूरेनियम के समस्थानिक

238 U, 235 U, 234 U प्रकृति में 99.3:0.7:0.0058 के अनुपात में और 236U ट्रेस मात्रा में पाए जाते हैं। 226 U से 242 U तक यूरेनियम के अन्य सभी समस्थानिक कृत्रिम रूप से प्राप्त किए जाते हैं। समस्थानिक 235 यू का विशेष महत्व है। धीमी (थर्मल) न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत, इसे भारी ऊर्जा की रिहाई के साथ विभाजित किया जाता है। 235 यू के पूर्ण विखंडन के परिणामस्वरूप 2h 10 7 kWh/kg की "थर्मल ऊर्जा समतुल्य" निकलती है। 235 यू के विखंडन का उपयोग न केवल बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, बल्कि अन्य महत्वपूर्ण एक्टिनाइड तत्वों को संश्लेषित करने के लिए भी किया जा सकता है। प्राकृतिक समस्थानिक यूरेनियम का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में 235 यू विखंडन द्वारा उत्पादित न्यूट्रॉन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जबकि श्रृंखला प्रतिक्रिया द्वारा आवश्यक अतिरिक्त न्यूट्रॉन को किसी अन्य प्राकृतिक आइसोटोप द्वारा कब्जा नहीं किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप प्लूटोनियम उत्पादन होता है:

जब तेजी से न्यूट्रॉन द्वारा 238 यू के साथ बमबारी की जाती है, तो निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं:

इस योजना के अनुसार, सबसे सामान्य समस्थानिक 238 U को प्लूटोनियम-239 में परिवर्तित किया जा सकता है, जो कि 235 U की तरह, धीमी न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत विखंडन करने में भी सक्षम है।

वर्तमान में, बड़ी संख्या में यूरेनियम के कृत्रिम समस्थानिक प्राप्त किए गए हैं। उनमें से, 233 यू विशेष रूप से उल्लेखनीय है कि यह धीमी न्यूट्रॉन के साथ बातचीत करते समय भी विखंडन करता है।

यूरेनियम के कुछ अन्य कृत्रिम समस्थानिकों को अक्सर रासायनिक और भौतिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी लेबल (ट्रेसर) के रूप में उपयोग किया जाता है; यह सबसे पहले है बी- एमिटर 237 यू और ए- एमिटर 232 यू।

सम्बन्ध।

यूरेनियम, एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातु है, जिसमें +3 से +6 तक ऑक्सीकरण अवस्थाएं हैं, गतिविधि श्रृंखला में बेरिलियम के करीब है, सभी गैर-धातुओं के साथ बातचीत करता है और अल, बी, बीआई, सह, क्यू, फे, एचजी के साथ इंटरमेटेलिक यौगिक बनाता है। , Mg, Ni, Pb, Sn और Zn। बारीक विभाजित यूरेनियम विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील होता है, और 500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर यह अक्सर यूरेनियम हाइड्राइड की अभिक्रियाओं में प्रवेश करता है। ढेलेदार यूरेनियम या छीलन 700-1000 डिग्री सेल्सियस पर उज्ज्वल रूप से जलते हैं, जबकि यूरेनियम वाष्प पहले से ही 150-250 डिग्री सेल्सियस पर जलते हैं; यूरेनियम एचएफ के साथ 200-400 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया करता है, जिससे यूएफ 4 और एच 2 बनता है। यूरेनियम धीरे-धीरे केंद्रित एचएफ या एच 2 एसओ 4 और 85% एच 3 पीओ 4 में 90 डिग्री सेल्सियस पर भी घुल जाता है, लेकिन आसानी से सांद्र के साथ प्रतिक्रिया करता है। HCl और HBr या HI के साथ कम सक्रिय। तनु और सांद्र HNO3 के साथ यूरेनियम की प्रतिक्रियाएं यूरेनिल नाइट्रेट के निर्माण के साथ सबसे अधिक सक्रिय रूप से और तेजी से आगे बढ़ती हैं ( नीचे देखें) एचसीएल की उपस्थिति में, यूरेनियम तेजी से कार्बनिक अम्लों में घुल जाता है, जिससे कार्बनिक लवण U4+ बनता है। ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, यूरेनियम कई प्रकार के लवण बनाता है (उनमें से सबसे महत्वपूर्ण यू 4+ के साथ, उनमें से एक यूसीएल 4 एक आसानी से ऑक्सीकृत हरा नमक है); यूओ 2 (एनओ 3) 2 प्रकार के यूरेनिल लवण (यूओ 2 2+ कट्टरपंथी) पीले और फ्लोरोसेंट हरे रंग के होते हैं। यूरेनिल लवण उभयधर्मी ऑक्साइड UO3 (पीला रंग) को अम्लीय माध्यम में घोलने से बनता है। एक क्षारीय वातावरण में, यूओ 3 ना 2 यूओ 4 या ना 2 यू 2 ओ 7 प्रकार के यूरेनेट्स बनाता है। उत्तरार्द्ध यौगिक ("पीला यूरेनिल") का उपयोग चीनी मिट्टी के बरतन ग्लेज़ के निर्माण और फ्लोरोसेंट ग्लास के उत्पादन में किया जाता है।

1940-1950 के दशक में यूरेनियम हलाइड्स का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया था, क्योंकि वे परमाणु बम या परमाणु रिएक्टर के लिए यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने के तरीकों के विकास का आधार थे। यूरेनियम ट्राइफ्लोराइड यूएफ 3 हाइड्रोजन के साथ यूएफ 4 की कमी से प्राप्त किया गया था, और यूरेनियम टेट्राफ्लोराइड यूएफ 4 विभिन्न तरीकों से एचएफ की प्रतिक्रियाओं जैसे यूओ 3 या यू 3 ओ 8 या यूरेनिल यौगिकों के इलेक्ट्रोलाइटिक कमी द्वारा प्राप्त किया जाता है। यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड यूएफ 6 मौलिक फ्लोरीन के साथ यू या यूएफ 4 के फ्लोरिनेशन द्वारा या यूएफ 4 पर ऑक्सीजन की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है। हेक्साफ्लोराइड 64 डिग्री सेल्सियस (1137 मिमीएचजी) पर उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ पारदर्शी क्रिस्टल बनाता है; यौगिक अस्थिर है (सामान्य दबाव की स्थिति में 56.54 डिग्री सेल्सियस पर उदात्त)। यूरेनियम ऑक्सोहैलाइड्स, उदाहरण के लिए, ऑक्सोफ्लोराइड्स में यूओ 2 एफ 2 (यूरेनिल फ्लोराइड), यूओएफ 2 (यूरेनियम ऑक्साइड डिफ्लुओराइड) की संरचना होती है।

इलेक्ट्रोनिक विन्यास 5f 3 6d 1 7s 2 रासायनिक गुण सहसंयोजक त्रिज्या 142 अपराह्न आयन त्रिज्या (+6e) 80 (+4e) 97 बजे वैद्युतीयऋणात्मकता
(पॉलिंग के अनुसार) 1,38 इलेक्ट्रोड क्षमता यू←यू 4+ -1.38 वी
यू←यू 3+ -1.66 वी
यू←यू 2+ -0.1वी ऑक्सीकरण अवस्था 6, 5, 4, 3 एक साधारण पदार्थ के थर्मोडायनामिक गुण घनत्व 19.05 / सेमी³ मोलर ताप क्षमता 27.67 जे /(मोल) ऊष्मीय चालकता 27.5 डब्ल्यू /( ) पिघलने का तापमान 1405,5 पिघलने वाली गर्मी 12.6 kJ/mol उबलता तापमान 4018 वाष्पीकरण की गर्मी 417 केजे / मोल मोलर वॉल्यूम 12.5 सेमी³/मोल एक साधारण पदार्थ का क्रिस्टल जालक जाली संरचना orthorhombic जाली पैरामीटर 2,850 सी/ए अनुपात एन/ए डेबी तापमान एन/ए

यू	92
238,0289
5f 3 6d 1 7s 2
अरुण ग्रह

अरुण ग्रह(पुराना नाम यूरेनिया) आवधिक प्रणाली में परमाणु संख्या 92 के साथ एक रासायनिक तत्व है, परमाणु द्रव्यमान 238.029; प्रतीक यू द्वारा निरूपित ( यूरेनियम), एक्टिनाइड परिवार से संबंधित है।

कहानी

प्राचीन काल (I सदी ईसा पूर्व) में भी, सिरेमिक के लिए पीले शीशे का आवरण बनाने के लिए प्राकृतिक यूरेनियम ऑक्साइड का उपयोग किया जाता था। यूरेनियम पर अनुसंधान उसके द्वारा उत्पन्न श्रृंखला प्रतिक्रिया की तरह विकसित हुआ है। सबसे पहले, इसके गुणों के बारे में जानकारी, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के पहले आवेगों की तरह, अलग-अलग मामलों में, लंबे विराम के साथ आई। यूरेनियम के इतिहास में पहली महत्वपूर्ण तारीख 1789 है, जब जर्मन प्राकृतिक दार्शनिक और रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ ने सैक्सन राल अयस्क से निकाली गई सुनहरी-पीली "पृथ्वी" को एक काले धातु जैसे पदार्थ में बहाल किया। सबसे दूर के ग्रह के सम्मान में (आठ साल पहले हर्शेल द्वारा खोजा गया), क्लैप्रोथ ने नए पदार्थ को एक तत्व मानते हुए इसे यूरेनियम कहा।

पचास वर्षों तक, क्लैप्रोथ के यूरेनियम को धातु माना जाता था। केवल 1841 में, यूजीन मेल्चियोर पेलिगोट - फ्रांसीसी रसायनज्ञ (1811-1890)] ने साबित किया कि, विशिष्ट धातु चमक के बावजूद, क्लैप्रोथ का यूरेनियम एक तत्व नहीं है, बल्कि एक ऑक्साइड है। यूओ 2. 1840 में, पेलिगो वास्तविक यूरेनियम, एक स्टील-ग्रे भारी धातु प्राप्त करने और इसके परमाणु भार का निर्धारण करने में सफल रहा। यूरेनियम के अध्ययन में अगला महत्वपूर्ण कदम 1874 में डी. आई. मेंडेलीव द्वारा बनाया गया था। अपने द्वारा विकसित आवधिक प्रणाली के आधार पर, उन्होंने यूरेनियम को अपनी मेज की सबसे दूर की कोठरी में रखा। पहले, यूरेनियम का परमाणु भार 120 के बराबर माना जाता था। महान रसायनज्ञ ने इस मूल्य को दोगुना कर दिया। 12 वर्षों के बाद, मेंडेलीव की भविष्यवाणी की पुष्टि जर्मन रसायनज्ञ ज़िमर्मन के प्रयोगों से हुई।

यूरेनियम का अध्ययन 1896 में शुरू हुआ: फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी हेनरी बेकरेल ने गलती से बेकरेल किरणों की खोज की, जिसे मैरी क्यूरी ने बाद में रेडियोधर्मिता का नाम दिया। उसी समय, फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी मोइसन शुद्ध धातु यूरेनियम प्राप्त करने के लिए एक विधि विकसित करने में कामयाब रहे। 1899 में, रदरफोर्ड ने पाया कि यूरेनियम की तैयारी का विकिरण असमान है, कि दो प्रकार के विकिरण होते हैं - अल्फा और बीटा किरणें। वे एक अलग विद्युत आवेश वहन करते हैं; पदार्थ और आयनीकरण क्षमता में समान सीमा से बहुत दूर। थोड़ी देर बाद, मई 1900 में, पॉल विलार्ड ने तीसरे प्रकार के विकिरण - गामा किरणों की खोज की।

अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने 1907 में रेडियोधर्मिता के सिद्धांत के आधार पर रेडियोधर्मी यूरेनियम और थोरियम के अध्ययन में खनिजों की आयु निर्धारित करने के लिए पहला प्रयोग किया, जिसे उन्होंने फ्रेडरिक सोडी (सोडी, फ्रेडरिक, 1877-1956; रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार) के साथ मिलकर बनाया था। 1921)। 1913 में, एफ सोड्डी ने की अवधारणा पेश की आइसोटोप(ग्रीक ισος - "बराबर", "समान", और τόπος - "स्थान") से, और 1920 में भविष्यवाणी की गई थी कि चट्टानों की भूवैज्ञानिक आयु निर्धारित करने के लिए आइसोटोप का उपयोग किया जा सकता है। 1928 में, निगोट ने महसूस किया, और 1939 में, ए.ओ.के. नीर (नियर, अल्फ्रेड ओटो कार्ल, 1911 - 1994) ने उम्र की गणना के लिए पहला समीकरण बनाया और आइसोटोप पृथक्करण के लिए एक मास स्पेक्ट्रोमीटर लागू किया।

1939 में, फ्रेडरिक जूलियट-क्यूरी और जर्मन भौतिकविदों ओटो फ्रिस्क और लिसा मीटनर ने एक अज्ञात घटना की खोज की जो यूरेनियम नाभिक के साथ होती है जब यह न्यूट्रॉन से विकिरणित होता है। यूरेनियम की तुलना में बहुत हल्के नए तत्वों के निर्माण के साथ इस नाभिक का विस्फोटक विनाश हुआ। यह विनाश विस्फोटक प्रकृति का था, उत्पादों के टुकड़े जबरदस्त गति से अलग-अलग दिशाओं में बिखरे हुए थे। इस प्रकार, परमाणु प्रतिक्रिया नामक एक घटना की खोज की गई।

1939-1940 में। यू.बी. खारिटन ​​और हां.बी.ज़ेल्डोविच ने पहली बार सैद्धांतिक रूप से दिखाया कि यूरेनियम -235 के साथ प्राकृतिक यूरेनियम के थोड़े से संवर्धन के साथ, परमाणु नाभिक के निरंतर विखंडन के लिए स्थितियां बनाना संभव है, अर्थात प्रक्रिया को एक श्रृंखला चरित्र दें।

प्रकृति में होना

यूरेननाइट अयस्क

यूरेनियम प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित किया जाता है। यूरेनियम क्लार्क 1·10 -3% (wt.) है। 20 किमी मोटी लिथोस्फीयर की परत में यूरेनियम की मात्रा 1.3 10 14 टन अनुमानित है।

यूरेनियम का अधिकांश भाग अम्लीय चट्टानों में उच्च मात्रा में पाया जाता है सिलिकॉन. यूरेनियम का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान तलछटी चट्टानों में केंद्रित है, विशेष रूप से वे जो कार्बनिक पदार्थों से समृद्ध हैं। थोरियम और दुर्लभ पृथ्वी खनिजों (ऑर्थाइट, स्फीन कैटियो 3, मोनाजाइट (ला, सीई) पीओ 4, जिरकोन जेआरएसआईओ 4, ज़ेनोटाइम वाईपीओ 4, आदि) में अशुद्धता के रूप में यूरेनियम बड़ी मात्रा में मौजूद है। सबसे महत्वपूर्ण यूरेनियम अयस्क पिचब्लेंड (टार पिच), यूरेनियम और कार्नोटाइट हैं। मुख्य खनिज - यूरेनियम के उपग्रह मोलिब्डेनाइट MoS 2, गैलेना PbS, क्वार्ट्ज SiO 2, कैल्साइट CaCO 3, हाइड्रोमस्कोवाइट आदि हैं।

खनिज	खनिज की मुख्य संरचना	यूरेनियम सामग्री,%
यूरेनिनाइट	यूओ 2 , यूओ 3 + थो 2 , सीईओ 2	65-74
कार्नोटाइट	के 2 (यूओ 2) 2 (वीओ 4) 2 2 एच 2 ओ	~50
कैसोलाइट	पीबीओ 2 यूओ 3 एसआईओ 2 एच 2 ओ	~40
समरस्किट	(Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th) (Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O 6	3.15-14
ब्रैनेराइट	(यू, सीए, फे, वाई, थ) 3 तिवारी 5 ओ 15	40
तुयामुनित्	सीएओ 2यूओ 3 वी 2 ओ 5 एनएच 2 ओ	50-60
ज़ेनराइट	Cu(UO 2) 2 (AsO 4) 2 nH 2 O	50-53
ओटेनाइटिस	सीए (यूओ 2) 2 (पीओ 4) 2 एनएच 2 ओ	~50
श्रेकिंगराइट	सीए 3 नाउओ 2 (सीओ 3) 3 एसओ 4 (ओएच) 9एच 2 ओ	25
ऑरानोफेनेस	CaO UO 2 2SiO 2 6H 2 O	~57
फर्ग्यूसोनाइट	(वाई, सीई) (फे, यू) (एनबी, टा) ओ 4	0.2-8
थोरबर्नाइट	Cu(UO 2) 2 (PO 4) 2 nH 2 O	~50
ताबूत	यू (एसआईओ 4) 1-एक्स (ओएच) 4x	~50

प्रकृति में पाए जाने वाले यूरेनियम के मुख्य रूप यूरेनियम, पिचब्लेंड (टार पिच) और यूरेनियम ब्लैक हैं। वे केवल घटना के रूपों में भिन्न होते हैं; एक आयु निर्भरता है: यूरेनाइट मुख्य रूप से प्राचीन (प्रीकैम्ब्रियन चट्टानों), पिचब्लेंड - ज्वालामुखी और हाइड्रोथर्मल - मुख्य रूप से पैलियोज़ोइक और छोटे उच्च और मध्यम-तापमान संरचनाओं में मौजूद है; यूरेनियम काला - मुख्य रूप से युवा - सेनोज़ोइक और छोटी संरचनाओं में - मुख्य रूप से निम्न-तापमान तलछटी चट्टानों में।

पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम की मात्रा 0.003% है, यह पृथ्वी की सतह परत में चार प्रकार के निक्षेपों के रूप में होती है। सबसे पहले, ये यूरेनियम की नसें हैं, या पिच यूरेनियम (यूरेनियम डाइऑक्साइड UO2), यूरेनियम में बहुत समृद्ध हैं, लेकिन दुर्लभ हैं। उनके साथ रेडियम का जमाव होता है, क्योंकि रेडियमयूरेनियम के समस्थानिक क्षय का प्रत्यक्ष उत्पाद है। ऐसी नसें ज़ैरे, कनाडा (ग्रेट बियर लेक) में पाई जाती हैं। चेक गणतंत्रऔर फ्रांस. यूरेनियम का दूसरा स्रोत अन्य महत्वपूर्ण खनिजों के अयस्कों के साथ थोरियम और यूरेनियम अयस्क के समूह हैं। कांग्लोमेरेट्स में आमतौर पर निकालने के लिए पर्याप्त मात्रा होती है सोनाऔर चांदी, और इसके साथ आने वाले तत्व यूरेनियम और थोरियम हैं। इन अयस्कों के बड़े भंडार कनाडा, दक्षिण अफ्रीका, रूस और में पाए जाते हैं ऑस्ट्रेलिया. यूरेनियम का तीसरा स्रोत तलछटी चट्टानें और खनिज कार्नोटाइट (पोटेशियम यूरेनिल वैनाडेट) से भरपूर बलुआ पत्थर हैं, जिसमें यूरेनियम के अलावा, एक महत्वपूर्ण मात्रा में होता है वैनेडियमऔर अन्य तत्व। ऐसे अयस्क पश्चिमी राज्यों में पाए जाते हैं अमेरीका. लौह-यूरेनियम शेल्स और फॉस्फेट अयस्क जमा के चौथे स्रोत हैं। शेल्स में मिले समृद्ध भंडार स्वीडन. मोरक्को और संयुक्त राज्य अमेरिका में कुछ फॉस्फेट अयस्कों में महत्वपूर्ण मात्रा में यूरेनियम और फॉस्फेट जमा होते हैं अंगोलाऔर मध्य अफ्रीकी गणराज्य यूरेनियम में और भी अधिक समृद्ध हैं। अधिकांश लिग्नाइट और कुछ कोयले में आमतौर पर यूरेनियम अशुद्धियाँ होती हैं। उत्तर और दक्षिण डकोटा (यूएसए) और बिटुमिनस कोयले में पाए गए यूरेनियम युक्त लिग्नाइट जमा स्पेनऔर चेक गणतंत्र

यूरेनियम के समस्थानिक

प्राकृतिक यूरेनियम तीन . के मिश्रण से बना है आइसोटोप: 238 यू - 99.2739% (आधा जीवन टी 1/2 \u003d 4.468 × 10 9 वर्ष), 235 यू - 0.7024% ( टी 1/2 \u003d 7.038 × 10 8 वर्ष) और 234 यू - 0.0057% ( टी 1/2 = 2.455×10 5 वर्ष)। अंतिम आइसोटोप प्राथमिक नहीं है, लेकिन रेडियोजेनिक है; यह रेडियोधर्मी श्रृंखला 238 यू का हिस्सा है।

प्राकृतिक यूरेनियम की रेडियोधर्मिता मुख्य रूप से समस्थानिक 238 U और 234 U के कारण होती है; संतुलन में, उनकी विशिष्ट गतिविधियाँ समान होती हैं। प्राकृतिक यूरेनियम में आइसोटोप 235 यू की विशिष्ट गतिविधि 238 यू की गतिविधि से 21 गुना कम है।

227 से 240 तक द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम के 11 ज्ञात कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक हैं। उनमें से सबसे लंबे समय तक रहने वाला 233 यू है ( टी 1/2 \u003d 1.62 × 10 5 वर्ष) थोरियम को न्यूट्रॉन से विकिरणित करके प्राप्त किया जाता है और थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा सहज विखंडन में सक्षम होता है।

यूरेनियम समस्थानिक 238 U और 235 U दो रेडियोधर्मी श्रृंखलाओं के पूर्वज हैं। इन श्रृंखलाओं के अंतिम तत्व समस्थानिक हैं नेतृत्व करना 206पीबी और 207पीबी।

प्राकृतिक परिस्थितियों में, आइसोटोप मुख्य रूप से वितरित किए जाते हैं 234 यू: 235 यू : 238 यू= 0.0054: 0.711: 99.283। प्राकृतिक यूरेनियम की आधी रेडियोधर्मिता समस्थानिक के कारण होती है 234 यू. आइसोटोप 234 यूक्षय द्वारा गठित 238 यू. पिछले दो के लिए, आइसोटोप के अन्य जोड़े के विपरीत और यूरेनियम की उच्च प्रवासन क्षमता की परवाह किए बिना, अनुपात की भौगोलिक स्थिरता विशेषता है। इस अनुपात का मान यूरेनियम की आयु पर निर्भर करता है। कई प्राकृतिक मापों ने इसके महत्वहीन उतार-चढ़ाव को दिखाया। तो रोल में, मानक के सापेक्ष इस अनुपात का मान 0.9959 -1.0042 के भीतर, लवण में - 0.996 - 1.005 में भिन्न होता है। यूरेनियम युक्त खनिजों (नास्टुरान, ब्लैक यूरेनियम, सिर्थोलाइट, दुर्लभ-पृथ्वी अयस्क) में, इस अनुपात का मूल्य 137.30 और 138.51 के बीच भिन्न होता है; इसके अलावा, फॉर्म यू IV और यू VI के बीच अंतर स्थापित नहीं किया गया है; स्फीन में - 138.4. कुछ उल्कापिंडों में आइसोटोप की कमी पाई गई 235 यू. स्थलीय परिस्थितियों में इसकी सबसे कम सांद्रता 1972 में अफ्रीका के ओक्लो शहर (गैबॉन में जमा) में फ्रांसीसी शोधकर्ता बुज़िग्स द्वारा पाई गई थी। इस प्रकार, सामान्य यूरेनियम में 0.7025% यूरेनियम 235 यू होता है, जबकि ओक्लो में यह घटकर 0.557% हो जाता है। इसने एक प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर की परिकल्पना का समर्थन किया, जो आइसोटोप बर्नअप की ओर ले जाता है, जिसकी भविष्यवाणी लॉस एंजिल्स में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के जॉर्ज डब्ल्यू। वेथरिल और शिकागो विश्वविद्यालय के मार्क जी। इंग्राम और विश्वविद्यालय के रसायनज्ञ पॉल के। कुरोदा ने की थी। अर्कांसस, जिन्होंने 1956 में इस प्रक्रिया का वर्णन किया था। इसके अलावा, प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर उन्हीं जिलों में पाए गए हैं: ओकेलोबोंडो, बांगोम्बे, और अन्य। वर्तमान में, लगभग 17 प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर ज्ञात हैं।

रसीद

यूरेनियम उत्पादन का पहला चरण सांद्रण है। चट्टान को कुचल कर पानी में मिलाया जाता है। भारी निलंबित पदार्थ घटक तेजी से व्यवस्थित होते हैं। यदि चट्टान में प्राथमिक यूरेनियम खनिज होते हैं, तो वे जल्दी से अवक्षेपित हो जाते हैं: ये भारी खनिज होते हैं। द्वितीयक यूरेनियम खनिज हल्के होते हैं, इस स्थिति में भारी अपशिष्ट चट्टान पहले जमा हो जाती है। (हालांकि, यह हमेशा खाली नहीं होता है; इसमें यूरेनियम सहित कई उपयोगी तत्व हो सकते हैं)।

अगला चरण सांद्रों का लीचिंग है, यूरेनियम का समाधान में स्थानांतरण। एसिड और क्षारीय लीचिंग लागू करें। पहला सस्ता है, क्योंकि यूरेनियम निकालने के लिए सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है। लेकिन अगर फीडस्टॉक में, उदाहरण के लिए, यूरेनियम में टार, यूरेनियम टेट्रावैलेंट अवस्था में है, तो यह विधि लागू नहीं है: टेट्रावैलेंट यूरेनियम सल्फ्यूरिक एसिड में व्यावहारिक रूप से भंग नहीं होता है। इस मामले में, किसी को या तो क्षारीय लीचिंग का सहारा लेना चाहिए, या यूरेनियम को हेक्सावलेंट अवस्था में प्री-ऑक्सीडाइज़ करना चाहिए।

एसिड लीचिंग का उपयोग न करें और ऐसे मामलों में जहां यूरेनियम के सांद्रण में डोलोमाइट या मैग्नेसाइट होता है, जो सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। इन मामलों में, कास्टिक सोडा (हाइड्रॉक्साइड) सोडियम).

अयस्कों से यूरेनियम के निक्षालन की समस्या को ऑक्सीजन पर्ज द्वारा हल किया जाता है। एक ऑक्सीजन प्रवाह को यूरेनियम अयस्क के मिश्रण में सल्फाइड खनिजों के साथ 150 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। इस मामले में, सल्फर खनिजों से सल्फ्यूरिक एसिड बनता है, जो यूरेनियम को धो देता है।

अगले चरण में, परिणामी समाधान से यूरेनियम को चुनिंदा रूप से पृथक किया जाना चाहिए। आधुनिक तरीके - निष्कर्षण और आयन एक्सचेंज - इस समस्या को हल करने की अनुमति देते हैं।

समाधान में न केवल यूरेनियम होता है, बल्कि अन्य उद्धरण भी होते हैं। उनमें से कुछ कुछ शर्तों के तहत यूरेनियम के समान व्यवहार करते हैं: वे एक ही कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ निकाले जाते हैं, एक ही आयन-एक्सचेंज रेजिन पर जमा होते हैं, और समान परिस्थितियों में अवक्षेपित होते हैं। इसलिए, यूरेनियम के चयनात्मक अलगाव के लिए, प्रत्येक चरण में एक या दूसरे अवांछनीय साथी से छुटकारा पाने के लिए कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का उपयोग करना पड़ता है। आधुनिक आयन-विनिमय रेजिन पर, यूरेनियम बहुत चुनिंदा रूप से जारी किया जाता है।

तरीकों आयन एक्सचेंज और निष्कर्षणवे अच्छे भी हैं क्योंकि वे आपको खराब समाधानों से पूरी तरह से यूरेनियम निकालने की अनुमति देते हैं (यूरेनियम सामग्री प्रति लीटर ग्राम का दसवां हिस्सा है)।

इन ऑपरेशनों के बाद, यूरेनियम को एक ठोस अवस्था में - एक ऑक्साइड में या UF 4 टेट्राफ्लोराइड में स्थानांतरित किया जाता है। लेकिन इस यूरेनियम को अभी भी एक बड़े थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन के साथ अशुद्धियों से शुद्ध करने की आवश्यकता है - बोरान, कैडमियम, हेफ़नियम। अंतिम उत्पाद में उनकी सामग्री एक प्रतिशत के सौ हज़ारवें हिस्से से अधिक नहीं होनी चाहिए। इन अशुद्धियों को दूर करने के लिए, एक व्यावसायिक रूप से शुद्ध यूरेनियम यौगिक नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है। इस मामले में, यूरेनिल नाइट्रेट यूओ 2 (एनओ 3) 2 बनता है, जो ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट और कुछ अन्य पदार्थों के साथ निष्कर्षण पर वांछित परिस्थितियों में अतिरिक्त रूप से शुद्ध होता है। फिर यह पदार्थ क्रिस्टलीकृत हो जाता है (या अवक्षेपित पेरोक्साइड यूओ 4 · 2 एच 2 ओ) और ध्यान से प्रज्वलित करना शुरू कर देता है। इस ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, यूरेनियम ट्राइऑक्साइड यूओ 3 बनता है, जो हाइड्रोजन से यूओ 2 तक कम हो जाता है।

430 से 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर यूरेनियम डाइऑक्साइड यूओ 2 को टेट्राफ्लोराइड यूएफ 4 प्राप्त करने के लिए सूखे हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ इलाज किया जाता है। धात्विक यूरेनियम का उपयोग इस यौगिक से किया जाता है कैल्शियमया मैग्नीशियम.

भौतिक गुण

यूरेनियम एक बहुत भारी, चांदी-सफेद, चमकदार धातु है। अपने शुद्ध रूप में, यह स्टील की तुलना में थोड़ा नरम, लचीला, लचीला होता है, और इसमें मामूली पैरामैग्नेटिक गुण होते हैं। यूरेनियम के तीन एलोट्रोपिक रूप हैं: अल्फा (प्रिज्मीय, 667.7 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), बीटा (चतुष्कोणीय, 667.7 डिग्री सेल्सियस से 774.8 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), गामा (774, 8 डिग्री सेल्सियस से मौजूदा शरीर-केंद्रित घन संरचना के साथ) गलनांक)।

कुछ यूरेनियम समस्थानिकों के रेडियोधर्मी गुण (प्राकृतिक समस्थानिकों को अलग कर दिया गया है):

रासायनिक गुण

यूरेनियम +III से +VI तक ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित कर सकता है। यूरेनियम (III) यौगिक अस्थिर लाल घोल बनाते हैं और मजबूत कम करने वाले एजेंट हैं:

4यूसीएल 3 + 2एच 2 ओ → 3यूसीएल 4 + यूओ 2 + एच 2

यूरेनियम (IV) यौगिक सबसे स्थिर हैं और हरे जलीय घोल बनाते हैं।

जलीय घोल में यूरेनियम (V) यौगिक अस्थिर और आसानी से अनुपातहीन होते हैं:

2यूओ 2 सीएल → यूओ 2 सीएल 2 + यूओ 2

रासायनिक रूप से, यूरेनियम एक बहुत ही सक्रिय धातु है। हवा में तेजी से ऑक्सीकरण, यह एक इंद्रधनुषी ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर किया गया है। महीन यूरेनियम पाउडर अनायास हवा में प्रज्वलित होता है; यह 150-175 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्रज्वलित होता है, जिससे यू 3 ओ 8 बनता है। 1000 डिग्री सेल्सियस पर, यूरेनियम नाइट्रोजन के साथ मिलकर पीला यूरेनियम नाइट्राइड बनाता है। पानी धातु को धीरे-धीरे कम तापमान पर, और जल्दी से उच्च तापमान पर, साथ ही साथ यूरेनियम पाउडर को बारीक पीसने में सक्षम है। यूरेनियम हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और अन्य एसिड में घुल जाता है, टेट्रावैलेंट लवण बनाता है, लेकिन क्षार के साथ बातचीत नहीं करता है। यूरेनस विस्थापित हाइड्रोजनधातुओं के अकार्बनिक अम्लों और लवणों के विलयनों से जैसे बुध, चांदी, ताँबा, टिन, प्लैटिनमऔरसोना. तेज झटकों से यूरेनियम के धातु के कण चमकने लगते हैं। यूरेनियम में चार ऑक्सीकरण अवस्थाएँ होती हैं - III-VI। हेक्सावलेंट यौगिकों में यूरेनियम ट्रायऑक्साइड (यूरेनिल ऑक्साइड) यूओ 3 और यूरेनियम क्लोराइड यूओ 2 सीएल 2 शामिल हैं। यूरेनियम टेट्राक्लोराइड यूसीएल 4 और यूरेनियम डाइऑक्साइड यूओ 2 टेट्रावैलेंट यूरेनियम के उदाहरण हैं। टेट्रावैलेंट यूरेनियम युक्त पदार्थ आमतौर पर अस्थिर होते हैं और हवा के लंबे समय तक संपर्क में रहने पर हेक्सावलेंट यूरेनियम में बदल जाते हैं। यूरेनिल लवण, जैसे कि यूरेनिल क्लोराइड, उज्ज्वल प्रकाश या कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति में विघटित हो जाते हैं।

आवेदन पत्र

परमाणु ईंधन

सबसे बड़ा अनुप्रयोग है आइसोटोपयूरेनियम 235 यू, जिसमें एक आत्मनिर्भर परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया संभव है। इसलिए, इस आइसोटोप का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के साथ-साथ परमाणु हथियारों में ईंधन के रूप में किया जाता है। यू 235 आइसोटोप को प्राकृतिक यूरेनियम से अलग करना एक जटिल तकनीकी समस्या है (आइसोटोप पृथक्करण देखें)।

आइसोटोप यू 238 उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन के साथ बमबारी के प्रभाव में विखंडन में सक्षम है, इस सुविधा का उपयोग थर्मोन्यूक्लियर हथियारों की शक्ति बढ़ाने के लिए किया जाता है (थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न न्यूट्रॉन का उपयोग किया जाता है)।

न्यूट्रॉन कैप्चर के परिणामस्वरूप β-क्षय के बाद, 238 यू को 239 पु में परिवर्तित किया जा सकता है, जिसे तब परमाणु ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।

थोरियम से रिएक्टरों में कृत्रिम रूप से उत्पादित यूरेनियम -233 (थोरियम -232 एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेता है और थोरियम -233 में बदल जाता है, जो प्रोटैक्टीनियम -233 और फिर यूरेनियम -233) में बदल जाता है, भविष्य में परमाणु ऊर्जा के लिए एक सामान्य परमाणु ईंधन बन सकता है। संयंत्र (पहले से ही ईंधन के रूप में इस न्यूक्लाइड का उपयोग करने वाले रिएक्टर हैं, उदाहरण के लिए भारत में कामिनी) और परमाणु बमों का उत्पादन (लगभग 16 किलो का महत्वपूर्ण द्रव्यमान)।

यूरेनियम -233 गैस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन के लिए सबसे आशाजनक ईंधन भी है।

भूगर्भशास्त्र

यूरेनियम के उपयोग की मुख्य शाखा भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के अनुक्रम को स्पष्ट करने के लिए खनिजों और चट्टानों की आयु का निर्धारण है। यह जियोक्रोनोलॉजी और थ्योरेटिकल जियोक्रोनोलॉजी द्वारा किया जाता है। मिश्रण और पदार्थ के स्रोत की समस्या का समाधान भी आवश्यक है।

समस्या का समाधान समीकरणों द्वारा वर्णित रेडियोधर्मी क्षय के समीकरणों पर आधारित है।

कहाँ पे 238 यूओ, 235 यूओ- यूरेनियम समस्थानिकों की आधुनिक सांद्रता; ; - क्षय स्थिरांक यूरेनियम के क्रमशः परमाणु 238 यूऔर 235 यू.

उनका संयोजन बहुत महत्वपूर्ण है:

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इस तथ्य के कारण कि चट्टानों में यूरेनियम की अलग-अलग सांद्रता होती है, उनमें अलग-अलग रेडियोधर्मिता होती है। इस गुण का उपयोग भूभौतिकीय विधियों द्वारा चट्टानों के चयन में किया जाता है। इस विधि का व्यापक रूप से पेट्रोलियम भूविज्ञान में अच्छी तरह से लॉगिंग के लिए उपयोग किया जाता है, इस परिसर में विशेष रूप से, -लॉगिंग या न्यूट्रॉन गामा लॉगिंग, गामा-गामा लॉगिंग इत्यादि शामिल हैं। उनकी सहायता से, जलाशयों और मुहरों की पहचान की जाती है।

अन्य अनुप्रयोगों

यूरेनियम का एक छोटा सा जोड़ कांच (यूरेनियम ग्लास) को एक सुंदर पीला-हरा प्रतिदीप्ति देता है।

पेंटिंग में पीले रंग के वर्णक के रूप में सोडियम यूरेनेट Na 2 U 2 O 7 का उपयोग किया गया था।

यूरेनियम यौगिकों का उपयोग चीनी मिट्टी के बरतन पर पेंटिंग के लिए और सिरेमिक ग्लेज़ और एनामेल्स (रंगों में रंगीन: पीला, भूरा, हरा और काला, ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर) के लिए किया जाता था।

कुछ यूरेनियम यौगिक प्रकाश संवेदी होते हैं।

20वीं सदी की शुरुआत में यूरेनिल नाइट्रेटयह व्यापक रूप से नकारात्मक और दाग (टिंट) सकारात्मक (फोटोग्राफिक प्रिंट) भूरे रंग को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता था।

नाइओबियम कार्बाइड और जिरकोनियम कार्बाइड के साथ एक मिश्र धातु में यूरेनियम -235 कार्बाइड का उपयोग परमाणु जेट इंजन के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है (कार्यशील द्रव हाइड्रोजन + हेक्सेन है)।

लोहे की मिश्र धातुओं और घटे हुए यूरेनियम (यूरेनियम -238) का उपयोग शक्तिशाली मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री के रूप में किया जाता है।

समाप्त यूरेनियम

समाप्त यूरेनियम

प्राकृतिक यूरेनियम से 235U और 234U के निष्कर्षण के बाद, शेष सामग्री (यूरेनियम -238) को "घटित यूरेनियम" कहा जाता है क्योंकि यह 235 वें समस्थानिक में समाप्त हो जाता है। कुछ रिपोर्टों के अनुसार, संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग 560,000 टन घटे हुए यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड (UF 6) का भंडारण किया जाता है।

समाप्त यूरेनियम प्राकृतिक यूरेनियम के रूप में रेडियोधर्मी का आधा है, मुख्य रूप से इसमें से 234 यू को हटाने के कारण। इस तथ्य के कारण कि यूरेनियम का मुख्य उपयोग ऊर्जा उत्पादन है, कम यूरेनियम कम आर्थिक मूल्य वाला कम उपयोग वाला उत्पाद है।

मूल रूप से, इसका उपयोग यूरेनियम के उच्च घनत्व और इसकी अपेक्षाकृत कम लागत से जुड़ा है। नष्ट हुए यूरेनियम का उपयोग विकिरण परिरक्षण (विडंबना) के लिए और विमान नियंत्रण सतहों जैसे एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में गिट्टी के रूप में किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए प्रत्येक बोइंग 747 विमान में 1,500 किलोग्राम घटिया यूरेनियम होता है। तेल के कुओं की ड्रिलिंग करते समय इस सामग्री का उपयोग उच्च गति वाले जाइरोस्कोप रोटार, बड़े फ्लाईव्हील, अंतरिक्ष वंश वाहनों और रेसिंग नौकाओं में गिट्टी के रूप में भी किया जाता है।

कवच-भेदी प्रक्षेप्य कोर

30 मिमी कैलिबर प्रोजेक्टाइल (ए -10 विमान की जीएयू -8 बंदूकें) की नोक (लाइनर) जिसमें यूरेनियम की कमी से लगभग 20 मिमी व्यास होता है।

घटे हुए यूरेनियम का सबसे प्रसिद्ध उपयोग कवच-भेदी प्रक्षेप्य के लिए कोर के रूप में है। जब 2% Mo या 0.75% Ti के साथ मिश्रित किया जाता है और गर्मी का इलाज किया जाता है (पानी या तेल में 850 डिग्री सेल्सियस तक गर्म धातु की तेजी से शमन, आगे 5 घंटे के लिए 450 डिग्री सेल्सियस पर पकड़), धातु यूरेनियम स्टील की तुलना में कठिन और मजबूत हो जाता है (तन्य शक्ति) 1600 एमपीए अधिक है, इस तथ्य के बावजूद कि शुद्ध यूरेनियम के लिए यह 450 एमपीए है)। इसके उच्च घनत्व के साथ, यह कठोर यूरेनियम पिंड को एक अत्यंत प्रभावी कवच ​​प्रवेश उपकरण बनाता है, जो अधिक महंगे टंगस्टन की प्रभावशीलता के समान है। भारी यूरेनियम टिप भी प्रक्षेप्य में बड़े पैमाने पर वितरण को बदल देती है, इसकी वायुगतिकीय स्थिरता में सुधार करती है।

स्टैबिला प्रकार के समान मिश्र का उपयोग टैंक के तीर के आकार के पंख वाले गोले और टैंक-विरोधी तोपखाने के टुकड़ों में किया जाता है।

कवच के विनाश की प्रक्रिया यूरेनियम पिंड को धूल में पीसने और कवच के दूसरी तरफ हवा में प्रज्वलित करने के साथ होती है (पाइरोफोरिसिटी देखें)। ऑपरेशन डेजर्ट स्टॉर्म के दौरान युद्ध के मैदान में लगभग 300 टन कम यूरेनियम बना रहा (ज्यादातर ए -10 हमले वाले विमान के 30 मिमी जीएयू -8 तोप से गोले के अवशेष, प्रत्येक शेल में 272 ग्राम यूरेनियम मिश्र धातु होता है)।

यूगोस्लाविया में लड़ाई में नाटो सैनिकों द्वारा इस तरह के गोले का इस्तेमाल किया गया था। उनके आवेदन के बाद, देश के क्षेत्र के विकिरण संदूषण की पारिस्थितिक समस्या पर चर्चा की गई।

तीसरी रैह में पहली बार यूरेनियम को गोले के लिए कोर के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

नष्ट हुए यूरेनियम का उपयोग आधुनिक टैंक कवच में किया जाता है, जैसे कि एम-1 अब्राम टैंक।

शारीरिक क्रिया

सूक्ष्म मात्रा (10 -5 -10 -8%) में यह पौधों, जानवरों और मनुष्यों के ऊतकों में पाया जाता है। यह कुछ कवक और शैवाल द्वारा सबसे बड़ी सीमा तक जमा होता है। यूरेनियम यौगिक गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट (लगभग 1%) में अवशोषित होते हैं, फेफड़ों में - 50%। शरीर में मुख्य डिपो: प्लीहा, गुर्दे, कंकाल, यकृत, फेफड़े और ब्रोन्को-फुफ्फुसीय लिम्फ नोड्स। मनुष्यों और जानवरों के अंगों और ऊतकों में सामग्री 10 −7 ग्राम से अधिक नहीं होती है।

यूरेनियम और उसके यौगिक विषैला. यूरेनियम और उसके यौगिकों के एरोसोल विशेष रूप से खतरनाक होते हैं। पानी में घुलनशील यूरेनियम यौगिकों के एरोसोल के लिए हवा में एमपीसी 0.015 मिलीग्राम / वर्ग मीटर है, यूरेनियम के अघुलनशील रूपों के लिए एमपीसी 0.075 मिलीग्राम / वर्ग मीटर है। जब यह शरीर में प्रवेश करता है, तो यूरेनियम एक सामान्य कोशिकीय विष होने के कारण सभी अंगों पर कार्य करता है। यूरेनियम की क्रिया का आणविक तंत्र एंजाइमों की गतिविधि को बाधित करने की इसकी क्षमता से जुड़ा है। सबसे पहले, गुर्दे प्रभावित होते हैं (मूत्र में प्रोटीन और चीनी दिखाई देते हैं, ओलिगुरिया)। पुराने नशा के साथ, हेमटोपोइएटिक और तंत्रिका तंत्र के विकार संभव हैं।

2005-2006 के लिए यू सामग्री द्वारा टन में देशों द्वारा उत्पादन

2006 में कंपनियों द्वारा उत्पादन:

कैमको - 8.1 हजार टन

रियो टिंटो - 7 हजार टन

अरेवा - 5 हजार टन

काज़तोमप्रोम - 3.8 हजार टन

जेएससी टीवीईएल - 3.5 हजार टन

बीएचपी बिलिटन - 3 हजार टन

नवोई एमएमसी - 2.1 हजार टन ( उज़्बेकिस्तान, ताशकन्द)

यूरेनियम वन - 1 हजार टन

हीथगेट - 0.8 हजार टन

डेनिसन माइन्स - 0.5 हजार टन

रूस में उत्पादन

यूएसएसआर में, मुख्य यूरेनियम अयस्क क्षेत्र यूक्रेन (ज़ेल्टोरचेनस्कॉय, पेरवोमेस्कॉय, आदि जमा), कजाकिस्तान (उत्तरी - बाल्काशिंस्को अयस्क क्षेत्र, आदि) थे; दक्षिणी - काज़िलसे अयस्क क्षेत्र, आदि; वोस्टोचन; ये सभी मुख्य रूप से संबंधित हैं ज्वालामुखी-हाइड्रोथर्मल प्रकार के लिए); Transbaikalia (Antey, Streltsovskoye, आदि); मध्य एशिया, मुख्य रूप से उज़्बेकिस्तान, उचकुडुक शहर में एक केंद्र के साथ ब्लैक शेल्स में खनिजकरण के साथ। कई छोटी अयस्क घटनाएं और अभिव्यक्तियां हैं। रूस में, ट्रांसबाइकलिया मुख्य यूरेनियम-अयस्क क्षेत्र बना रहा। लगभग 93% रूसी यूरेनियम का खनन चिता क्षेत्र (क्रास्नोकामेन्स्क शहर के पास) में जमा पर किया जाता है। खनन विधि का उपयोग करते हुए, Priargunsky Industrial Mining and Chemical Association (PIMCU) द्वारा खनन किया जाता है, जो JSC Atomredmetzoloto (यूरेनियम होल्डिंग) का हिस्सा है।

शेष 7% ZAO दलूर (कुरगन क्षेत्र) और OAO खियागड़ा (बुर्यातिया) से इन-सीटू लीचिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।

परिणामी अयस्कों और यूरेनियम सांद्र को चेपेत्स्क मैकेनिकल प्लांट में संसाधित किया जाता है।

कजाकिस्तान में खनन

दुनिया के यूरेनियम भंडार का लगभग पांचवां हिस्सा कजाकिस्तान (दुनिया में 21% और दूसरा स्थान) में केंद्रित है। यूरेनियम के कुल संसाधन लगभग 1.5 मिलियन टन हैं, जिनमें से लगभग 1.1 मिलियन टन इन-सीटू लीचिंग द्वारा खनन किया जा सकता है।

2009 में, यूरेनियम खनन के मामले में कजाकिस्तान दुनिया में शीर्ष पर आया था।

यूक्रेन में उत्पादन

मुख्य उद्यम ज़ोवती वोडी शहर में पूर्वी खनन और प्रसंस्करण संयंत्र है।

कीमत

किलोग्राम या यूरेनियम की ग्राम मात्रा के लिए हजारों डॉलर के बारे में किंवदंतियों के बावजूद, बाजार पर इसकी वास्तविक कीमत बहुत अधिक नहीं है - गैर-समृद्ध यूरेनियम ऑक्साइड यू 3 ओ 8 की कीमत 100 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम से कम है। यह इस तथ्य के कारण है कि गैर-समृद्ध यूरेनियम पर परमाणु रिएक्टर लॉन्च करने के लिए, दसियों या यहां तक ​​​​कि सैकड़ों टन ईंधन की आवश्यकता होती है, और परमाणु हथियारों के निर्माण के लिए, बड़ी मात्रा में यूरेनियम को समृद्ध करने के लिए उपयुक्त सांद्रता प्राप्त करने के लिए समृद्ध किया जाना चाहिए। बम

यूरेनस (यूरेनस ग्रह के सम्मान में नाम उसके कुछ समय पहले खोजा गया था; लैट। यूरेनियम * ए। यूरेनियम; एन। यूरेन; एफ। यूरेनियम; और। यूरेनियो), यू, आवधिक प्रणाली के समूह III का एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व है। मेंडेलीव की, परमाणु संख्या 92, परमाणु द्रव्यमान 238.0289, एक्टिनाइड्स को संदर्भित करता है। प्राकृतिक यूरेनियम में तीन समस्थानिकों का मिश्रण होता है: 238 यू (99.282%, टी 1/2 4.468.10 9 वर्ष), 235 यू (0.712%, टी 1/2 0.704.10 9 वर्ष), 234 यू (0.006%, टी 1/2 0.244.10 6 वर्ष)। 227 से 240 तक द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम के 11 कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक भी ज्ञात हैं।

यूरेनियम की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ एम जी क्लाप्रोथ ने यूओ 2 के रूप में की थी। धात्विक यूरेनियम 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ई. पेलिगोट द्वारा प्राप्त किया गया था। लंबे समय तक, यूरेनियम का बहुत सीमित उपयोग था, और केवल 1896 में रेडियोधर्मिता की खोज के साथ ही इसका अध्ययन और उपयोग शुरू हुआ।

यूरेनियम के गुण

मुक्त अवस्था में, यूरेनियम एक हल्के भूरे रंग की धातु है; 667.7 डिग्री सेल्सियस से नीचे, यह एक समचतुर्भुज (ए = 0.28538 एनएम, बी = 0.58662 एनएम, सी = 0.49557 एनएम) क्रिस्टल जाली (ए-संशोधन) द्वारा विशेषता है, तापमान सीमा 667.7-774 डिग्री सेल्सियस - टेट्रागोनल (ए = 1.0759) एनएम, सी = 0.5656 एनएम; आर-संशोधन), एक उच्च तापमान पर - शरीर-केंद्रित घन जाली (ए = 0.3538 एनएम, जी-संशोधन)। घनत्व 18700 किग्रा / मी 3, गलनांक 1135 डिग्री सेल्सियस, उबलता टी लगभग 3818 डिग्री सेल्सियस, दाढ़ ताप क्षमता 27.66 जे / (मोल.के), विद्युत प्रतिरोधकता 29.0.10 -4 (ओम.एम), तापीय चालकता 22, 5 W/(m.K), रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 10.7.10 -6 K -1। यूरेनियम का अतिचालक अवस्था में संक्रमण तापमान 0.68 K है; कमजोर पैरामैग्नेट, विशिष्ट चुंबकीय संवेदनशीलता 1.72.10 -6। नाभिक 235 यू और 233 यू विखंडन अनायास, साथ ही धीमी और तेज न्यूट्रॉन के कब्जे के दौरान, 238 यू विखंडन केवल तेज (1 मेव से अधिक) न्यूट्रॉन के कब्जे के दौरान। जब धीमे न्यूट्रॉनों को ग्रहण किया जाता है, तो 238 U 239 Pu में बदल जाता है। जलीय घोल में यूरेनियम का क्रांतिक द्रव्यमान (93.5% 235U) 1 किग्रा से कम है, एक खुली गेंद के लिए लगभग 50 किग्रा; 233 U के लिए क्रांतिक द्रव्यमान 235 U के क्रांतिक द्रव्यमान का लगभग 1/3 है।

प्रकृति में शिक्षा और सामग्री

यूरेनियम का मुख्य उपभोक्ता परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग (परमाणु रिएक्टर, परमाणु ऊर्जा संयंत्र) है। इसके अलावा, यूरेनियम का उपयोग परमाणु हथियार बनाने के लिए किया जाता है। यूरेनियम के उपयोग के अन्य सभी क्षेत्र अत्यधिक अधीनस्थ महत्व के हैं।

(पॉलिंग के अनुसार) 1.38 यू←यू 4+ -1.38 वी
यू←यू 3+ -1.66 वी
यू←यू 2+ -0.1वी 6, 5, 4, 3 थर्मोडायनामिक गुण 19.05 / दिन 0.115 /( ) 27.5/( ) 1405.5 12.6 / 4018 417 / 12.5³/ क्रिस्टल सेल orthorhombic 2.850 सी/ए अनुपात एन/ए एन/ए

कहानी

प्राचीन काल (पहली शताब्दी ईसा पूर्व) में भी, प्राकृतिक यूरेनियम का उपयोग पीले शीशे का आवरण बनाने के लिए किया जाता था।

यूरेनियम की खोज 1789 में जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ (क्लैप्रोथ) ने खनिज ("यूरेनियम टार") का अध्ययन करते हुए की थी। इसका नाम इसके नाम पर रखा गया था, जिसे 1781 में खोजा गया था। धात्विक अवस्था में, यूरेनियम 1841 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ यूजीन पेलिगोट द्वारा धातु पोटेशियम के साथ यूसीएल 4 की कमी के दौरान प्राप्त किया गया था। यूरेनियम की खोज 1896 में एक फ्रांसीसी ने की थी। प्रारंभ में, 116 को यूरेनियम के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, लेकिन 1871 में वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इसे दोगुना किया जाना चाहिए। 90 से 103 तक परमाणु क्रमांक वाले तत्वों की खोज के बाद, अमेरिकी रसायनज्ञ जी. सीबॉर्ग इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इन तत्वों () को तत्व संख्या 89 के साथ एक ही सेल में आवधिक प्रणाली में रखना अधिक सही है। यह व्यवस्था इस तथ्य के कारण है कि एक्टिनाइड्स में 5f इलेक्ट्रॉन सबलेवल पूरा हो गया है।

प्रकृति में होना

यूरेनियम ग्रेनाइट परत और पृथ्वी की पपड़ी के तलछटी खोल के लिए एक विशिष्ट तत्व है। पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री वजन के हिसाब से 2.5 10-4%। समुद्र के पानी में, यूरेनियम की सांद्रता 10 -9 ग्राम / लीटर से कम होती है, कुल मिलाकर समुद्र के पानी में 10 9 से 10 10 टन यूरेनियम होता है। पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम मुक्त रूप में नहीं पाया जाता है। लगभग 100 यूरेनियम खनिज ज्ञात हैं, उनमें से सबसे महत्वपूर्ण यू 3 ओ 8, यूरेनियम (यू, थ) ओ 2, यूरेनियम राल अयस्क (परिवर्तनशील संरचना के यूरेनियम ऑक्साइड होते हैं) और तुयामुनाइट सीए [(यूओ 2) 2 (वीओ 4) ) 2] 8एच 2 ओह

आइसोटोप

प्राकृतिक यूरेनियम में तीन समस्थानिकों का मिश्रण होता है: 238 यू - 99.2739%, आधा जीवन टी 1/2 = 4.51-10 9 वर्ष, 235 यू - 0.7024% (टी 1/2 = 7.13-10 8 वर्ष) और 234 यू - 0.0057% (टी 1/2 \u003d 2.48 × 10 5 वर्ष)।

227 से 240 तक द्रव्यमान संख्या वाले 11 ज्ञात कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक हैं।

सबसे लंबे समय तक रहने वाला - 233 यू (टी 1/2 \u003d 1.62 10 5 वर्ष) न्यूट्रॉन के साथ थोरियम को विकिरणित करके प्राप्त किया जाता है।

यूरेनियम समस्थानिक 238 U और 235 U दो रेडियोधर्मी श्रृंखलाओं के पूर्वज हैं।

रसीद

यूरेनियम उत्पादन का पहला चरण सांद्रण है। चट्टान को कुचल कर पानी में मिलाया जाता है। भारी निलंबित पदार्थ घटक तेजी से अवक्षेपित होते हैं। यदि चट्टान में प्राथमिक यूरेनियम खनिज होते हैं, तो वे जल्दी से अवक्षेपित हो जाते हैं: ये भारी खनिज होते हैं। तत्व #92 के द्वितीयक खनिज हल्के होते हैं, इस स्थिति में भारी अपशिष्ट चट्टान पहले जम जाती है। (हालांकि, यह हमेशा खाली नहीं होता है; इसमें यूरेनियम सहित कई उपयोगी तत्व हो सकते हैं)।

अगला चरण सांद्रता का लीचिंग है, तत्व संख्या 92 का समाधान में स्थानांतरण। एसिड और क्षारीय लीचिंग लागू करें। पहला सस्ता है, क्योंकि यूरेनियम का उपयोग निकालने के लिए किया जाता है। लेकिन अगर फीडस्टॉक में, उदाहरण के लिए, यूरेनियम में टार, यूरेनियम टेट्रावैलेंट अवस्था में है, तो यह विधि लागू नहीं है: सल्फ्यूरिक एसिड में टेट्रावैलेंट यूरेनियम व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है। और या तो आपको क्षारीय लीचिंग का सहारा लेना होगा, या यूरेनियम को हेक्सावलेंट अवस्था में प्री-ऑक्सीडाइज़ करना होगा।

एसिड लीचिंग का उपयोग न करें और ऐसे मामलों में जहां यूरेनियम सांद्र में या। इन्हें घोलने पर बहुत अधिक अम्ल खर्च करना पड़ता है और इन मामलों में () का उपयोग करना बेहतर होता है।

ऑक्सीजन पर्ज से यूरेनियम के निक्षालन की समस्या का समाधान होता है। एक धारा को यूरेनियम अयस्क और खनिजों के मिश्रण में डाला जाता है जिसे 150 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। वहीं, यह सल्फरस मिनरल्स से बनता है, जो यूरेनियम को धो देता है।

अगले चरण में, परिणामी समाधान से यूरेनियम को चुनिंदा रूप से पृथक किया जाना चाहिए। आधुनिक तरीके - और - इस समस्या को हल करने की अनुमति देते हैं।

समाधान में न केवल यूरेनियम, बल्कि अन्य भी होते हैं। उनमें से कुछ कुछ शर्तों के तहत यूरेनियम के समान व्यवहार करते हैं: उन्हें एक ही सॉल्वैंट्स के साथ निकाला जाता है, एक ही आयन-एक्सचेंज रेजिन पर जमा किया जाता है, और समान परिस्थितियों में अवक्षेपित होता है। इसलिए, यूरेनियम के चयनात्मक अलगाव के लिए, प्रत्येक चरण में एक या दूसरे अवांछनीय साथी से छुटकारा पाने के लिए कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का उपयोग करना पड़ता है। आधुनिक आयन-विनिमय रेजिन पर, यूरेनियम बहुत चुनिंदा रूप से जारी किया जाता है।

तरीकों आयन एक्सचेंज और निष्कर्षणवे अच्छे भी हैं क्योंकि वे आपको खराब समाधानों से पूरी तरह से यूरेनियम निकालने की अनुमति देते हैं, जिसमें एक लीटर तत्व संख्या 92 के एक ग्राम का केवल दसवां हिस्सा होता है।

इन ऑपरेशनों के बाद, यूरेनियम को एक ठोस अवस्था में - एक ऑक्साइड में या टेट्राफ्लोराइड UF 4 में स्थानांतरित किया जाता है। लेकिन इस यूरेनियम को अभी भी एक बड़े थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन के साथ अशुद्धियों से शुद्ध करने की आवश्यकता है। अंतिम उत्पाद में उनकी सामग्री एक प्रतिशत के सौ हज़ारवें हिस्से से अधिक नहीं होनी चाहिए। तो पहले से प्राप्त तकनीकी रूप से शुद्ध उत्पाद को फिर से भंग करना होगा - इस बार में। ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट और कुछ अन्य पदार्थों के साथ निष्कर्षण के दौरान यूरेनिल नाइट्रेट यूओ 2 (एनओ 3) 2 अतिरिक्त रूप से वांछित परिस्थितियों में शुद्ध किया जाता है। फिर यह पदार्थ क्रिस्टलीकृत हो जाता है (या अवक्षेपित पेरोक्साइड यूओ 4 · 2 एच 2 ओ) और ध्यान से प्रज्वलित करना शुरू कर देता है। इस ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, यूरेनियम ट्रायऑक्साइड यूओ 3 बनता है, जो यूओ 2 तक कम हो जाता है।

यह पदार्थ अयस्क से धातु के रास्ते में आने वाला अंतिम है। 430 से 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह शुष्क हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करता है और यूएफ 4 टेट्राफ्लोराइड में बदल जाता है। यह इस यौगिक से है कि आमतौर पर धात्विक यूरेनियम प्राप्त होता है। मदद या सामान्य से प्राप्त करें।

भौतिक गुण

यूरेनियम एक बहुत भारी, चांदी-सफेद, चमकदार धातु है। अपने शुद्ध रूप में, यह स्टील की तुलना में थोड़ा नरम, लचीला, लचीला होता है, और इसमें मामूली पैरामैग्नेटिक गुण होते हैं। यूरेनियम के तीन एलोट्रोपिक रूप हैं: अल्फा (प्रिज्मीय, 667.7 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), बीटा (चतुष्कोणीय, 667.7 से 774.8 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर), गामा (एक शरीर-केंद्रित घन संरचना के साथ, 774.8 डिग्री सेल्सियस से पिघलने बिंदु तक मौजूद है) )

रासायनिक गुण

धात्विक यूरेनियम की रासायनिक गतिविधि अधिक होती है। हवा में, यह एक इंद्रधनुषी फिल्म के साथ कवर हो जाता है। पाउडर यूरेनियम, यह 150-175 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर अनायास प्रज्वलित होता है। यूरेनियम के दहन और हवा में इसके कई यौगिकों के थर्मल अपघटन के दौरान, यूरेनियम ऑक्साइड यू 3 ओ 8 बनता है। यदि इस ऑक्साइड को वातावरण में 500 °C से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है, तो UO 2 बनता है। जब यूरेनियम ऑक्साइड अन्य धातुओं के ऑक्साइड से जुड़े होते हैं, तो यूरेनेट बनते हैं: K 2 UO 4 (पोटेशियम यूरेनेट), CaUO 4 (कैल्शियम यूरेनेट), Na 2 U 2 O 7 (सोडियम डाययूरेनेट)।

आवेदन पत्र

परमाणु ईंधन

यूरेनियम 235 यू का सबसे बड़ा अनुप्रयोग है, जिसमें आत्मनिर्भरता संभव है। इसलिए, इस आइसोटोप का उपयोग ईंधन के रूप में और साथ ही (लगभग 48 किलो का महत्वपूर्ण द्रव्यमान) में किया जाता है। प्राकृतिक यूरेनियम से आइसोटोप यू 235 का अलगाव एक जटिल तकनीकी समस्या है (देखें)। आइसोटोप यू 238 उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन के साथ बमबारी के प्रभाव में विखंडन में सक्षम है, इस सुविधा का उपयोग शक्ति बढ़ाने के लिए किया जाता है (थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न न्यूट्रॉन का उपयोग किया जाता है)। β-क्षय के बाद न्यूट्रॉन पर कब्जा करने के परिणामस्वरूप, 238 U 239 में बदल सकता है, जिसे तब परमाणु ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।

रिएक्टरों में कृत्रिम रूप से प्राप्त यूरेनियम -233 (न्यूट्रॉन के साथ विकिरण और फिर यूरेनियम -233 में बदलकर) परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु बमों के उत्पादन (लगभग 16 किलो का महत्वपूर्ण द्रव्यमान) के लिए परमाणु ईंधन है। यूरेनियम -233 गैस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन के लिए सबसे आशाजनक ईंधन भी है।

अन्य अनुप्रयोगों

• यूरेनियम का एक छोटा सा जोड़ कांच को एक सुंदर हरा-पीला रंग देता है।
• नाइओबियम कार्बाइड और जिरकोनियम कार्बाइड के साथ एक मिश्र धातु में यूरेनियम -235 कार्बाइड का उपयोग परमाणु जेट इंजन के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है (कार्यशील द्रव हाइड्रोजन + हेक्सेन है)।
• लोहे की मिश्र धातुओं और घटे हुए यूरेनियम (यूरेनियम -238) का उपयोग शक्तिशाली मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री के रूप में किया जाता है।
• बीसवीं सदी की शुरुआत में यूरेनिल नाइट्रेटटिंटेड फोटोग्राफिक प्रिंट का उत्पादन करने के लिए एक वायरलिंग एजेंट के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

समाप्त यूरेनियम

प्राकृतिक यूरेनियम से U-235 निकालने के बाद, शेष सामग्री को "घटित यूरेनियम" कहा जाता है क्योंकि यह 235 वें समस्थानिक में समाप्त हो जाता है। कुछ रिपोर्टों के अनुसार, संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग 560,000 टन घटे हुए यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड (UF 6) का भंडारण किया जाता है। समाप्त यूरेनियम प्राकृतिक यूरेनियम के रूप में आधा रेडियोधर्मी है, मुख्य रूप से इसमें से U-234 को हटाने के कारण। चूंकि यूरेनियम का मुख्य उपयोग ऊर्जा उत्पादन है, कम आर्थिक मूल्य वाला यूरेनियम एक बेकार उत्पाद है।

इसका मुख्य उपयोग यूरेनियम के उच्च घनत्व और इसकी अपेक्षाकृत कम लागत के साथ जुड़ा हुआ है: विकिरण संरक्षण के लिए इसका उपयोग (अजीब जैसा लग सकता है) और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों जैसे विमान नियंत्रण सतहों में गिट्टी के रूप में। इस उद्देश्य के लिए प्रत्येक विमान में 1,500 किलोग्राम घटिया यूरेनियम होता है। तेल के कुओं की ड्रिलिंग करते समय इस सामग्री का उपयोग उच्च गति वाले जाइरोस्कोप रोटार, बड़े फ्लाईव्हील, अंतरिक्ष वंश वाहनों और रेसिंग नौकाओं में गिट्टी के रूप में भी किया जाता है।

कवच-भेदी प्रक्षेप्य कोर

यूरेनियम का सबसे प्रसिद्ध उपयोग अमेरिकी के लिए कोर के रूप में है। 2% या 0.75% के साथ संलयन और गर्मी उपचार (पानी या तेल में 850 डिग्री सेल्सियस तक गर्म धातु की तेजी से शमन, आगे 5 घंटे के लिए 450 डिग्री सेल्सियस पर पकड़), धातु यूरेनियम कठिन और मजबूत हो जाता है (तन्य शक्ति 1600 से अधिक है) एमपीए, जबकि शुद्ध यूरेनियम के लिए यह 450 एमपीए है)। इसके उच्च घनत्व के साथ, यह कठोर यूरेनियम पिंड को एक अत्यंत प्रभावी कवच ​​प्रवेश उपकरण बनाता है, जो अधिक महंगे के समान प्रभावशीलता के समान है। कवच के विनाश की प्रक्रिया यूरेनियम को धूल में पीसकर और कवच के दूसरी तरफ हवा में प्रज्वलित करने के साथ होती है। ऑपरेशन डेजर्ट स्टॉर्म के दौरान युद्ध के मैदान में लगभग 300 टन कम यूरेनियम बना रहा (ज्यादातर ए -10 हमले वाले विमान के 30 मिमी जीएयू -8 तोप से गोले के अवशेष, प्रत्येक शेल में 272 ग्राम यूरेनियम मिश्र धातु होता है)।

यूगोस्लाविया में लड़ाई में नाटो सैनिकों द्वारा इस तरह के गोले का इस्तेमाल किया गया था। उनके आवेदन के बाद, देश के क्षेत्र के विकिरण संदूषण की पारिस्थितिक समस्या पर चर्चा की गई।

खाली यूरेनियम का उपयोग टैंक जैसे आधुनिक टैंक कवच में किया जाता है।

शारीरिक क्रिया

सूक्ष्म मात्रा (10 -5 -10 -8%) में यह पौधों, जानवरों और मनुष्यों के ऊतकों में पाया जाता है। यह कुछ कवक और शैवाल द्वारा सबसे बड़ी सीमा तक जमा होता है। यूरेनियम यौगिक गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट (लगभग 1%) में अवशोषित होते हैं, फेफड़ों में - 50%। शरीर में मुख्य डिपो: प्लीहा, और ब्रोन्को-फुफ्फुसीय। मनुष्यों और जानवरों के अंगों और ऊतकों में सामग्री 10 -7 ग्राम से अधिक नहीं होती है।

यूरेनियम और उसके यौगिक विषैला. यूरेनियम और उसके यौगिकों के एरोसोल विशेष रूप से खतरनाक होते हैं। पानी में घुलनशील यूरेनियम यौगिकों के एरोसोल के लिए हवा में एमपीसी 0.015 मिलीग्राम/एम 3 है, यूरेनियम के अघुलनशील रूपों के लिए 0.075 मिलीग्राम/एम 3 है। जब यह शरीर में प्रवेश करता है, तो यूरेनियम एक सामान्य कोशिकीय विष होने के कारण सभी अंगों पर कार्य करता है। यूरेनियम की क्रिया का आणविक तंत्र इसकी गतिविधि को दबाने की क्षमता से संबंधित है। सबसे पहले, वे प्रभावित होते हैं (पेशाब में प्रोटीन और चीनी दिखाई देते हैं)। पुराने मामलों में, हेमटोपोइजिस और तंत्रिका तंत्र के विकार संभव हैं।

दुनिया में यूरेनियम खनन

2005 में जारी "रेड बुक ऑफ यूरेनियम" के अनुसार, 41,250 टन यूरेनियम का खनन किया गया था (2003 में - 35,492 टन)। ओईसीडी के अनुसार, दुनिया में 440 व्यावसायिक उपयोग हैं जो प्रति वर्ष 67,000 टन यूरेनियम की खपत करते हैं। इसका मतलब यह है कि इसका उत्पादन इसकी खपत का केवल 60% प्रदान करता है (बाकी पुराने परमाणु हथियार से वसूल किया जाता है)।

2005-2006 के लिए यू सामग्री द्वारा टन में देशों द्वारा उत्पादन

रूस में उत्पादन

शेष 7% सीजेएससी दलूर () और ओजेएससी खियागड़ा () के भूमिगत लीचिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।

परिणामी अयस्कों और यूरेनियम सांद्र को चेपेत्स्क मैकेनिकल प्लांट में संसाधित किया जाता है।

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परमाणु प्रौद्योगिकियां बड़े पैमाने पर रेडियोकैमिस्ट्री विधियों के उपयोग पर आधारित होती हैं, जो बदले में रेडियोधर्मी तत्वों के परमाणु-भौतिक, भौतिक, रासायनिक और विषाक्त गुणों पर आधारित होती हैं।

इस अध्याय में, हम खुद को मुख्य विखंडनीय समस्थानिकों - यूरेनियम और प्लूटोनियम के गुणों के संक्षिप्त विवरण तक सीमित रखते हैं।

अरुण ग्रह

अरुण ग्रह ( यूरेनियम) यू - एक्टिनाइड समूह का एक तत्व, आवधिक प्रणाली की 7 वीं-0 वीं अवधि, जेड = 92, परमाणु द्रव्यमान 238.029; प्रकृति में पाए जाने वालों में सबसे भारी।

यूरेनियम के 25 ज्ञात समस्थानिक हैं, जो सभी रेडियोधर्मी हैं। सबसे सरल 217U (Tj/2 = 26 ms), सबसे भारी 2 4 2 U (7 T J/2 = i6.8 min)। 6 परमाणु आइसोमर हैं। प्राकृतिक यूरेनियम में तीन रेडियोधर्मी समस्थानिक होते हैं: 2 s 8 और (99.2 739%, Ti/2 = 4.47109 l), 2 35U (0.7205%, G, / 2 = 7.04-109 वर्ष) और 2 34U ( 0.0056%, तिवारी/ 2=2.48-swl)। प्राकृतिक यूरेनियम की विशिष्ट रेडियोधर्मिता 2.48104 Bq है, जो लगभग 2 34U और 288 U के बीच आधे में विभाजित है; 235U एक छोटा सा योगदान देता है (प्राकृतिक यूरेनियम में आइसोटोप 233 की विशिष्ट गतिविधि 238U की गतिविधि से 21 गुना कम है)। थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन क्रमशः 2 zz, 2 35U, और 2 3 8 U के लिए 46, 98, और 2.7 बार्न है; विखंडन क्रॉस सेक्शन 527 और 584 खलिहान 2 zz और 2 s 8 और, क्रमशः; समस्थानिकों का प्राकृतिक मिश्रण (0.7% 235U) 4.2 खलिहान।

टैब। 1. परमाणु-भौतिक गुण 2 h9 री और 2 35सी.

टैब। 2. न्यूट्रॉन कैप्चर 2 35सी और 2 घंटे 8 सी.

यूरेनियम के छह समस्थानिक सहज विखंडन में सक्षम हैं: 282 U, 2 szy, 234U, 235U, 2 s 6 u और 2 s 8 u। प्राकृतिक समस्थानिक 233 और 235U विखंडन थर्मल और तेज न्यूट्रॉन दोनों की कार्रवाई के तहत होते हैं, जबकि नाभिक 238 और विखंडन में सक्षम होते हैं, जब 1.1 MeV से अधिक की ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन पर कब्जा कर लिया जाता है। जब कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन को कैप्चर किया जाता है, तो 288 U नाभिक पहले 2-i9U नाभिक में परिवर्तित हो जाते हैं, जो फिर पी-क्षय से गुजरते हैं और पहले 2 - "*9Np, और फिर 2 39Pu में जाते हैं। कैप्चर करने के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन 2 34U, 2 नाभिक 35U और 2 3 8 के थर्मल न्यूट्रॉन और क्रमशः 98, 683 और 2.7-खलिहान के बराबर हैं। 2 35U का पूर्ण विखंडन 2-107 kWh / kg के "थर्मल ऊर्जा समतुल्य" की ओर जाता है। समस्थानिक 2 35U और 2 zzy का उपयोग परमाणु ईंधन के रूप में किया जाता है, जो विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया का समर्थन करने में सक्षम है।

परमाणु रिएक्टर 227-240 द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम के n कृत्रिम समस्थानिकों का उत्पादन करते हैं, जिनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला 233U है (7)। वी 2 \u003d i.62 *आईओ 5 साल); यह थोरियम के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। 239^257 द्रव्यमान संख्या वाले यूरेनियम समस्थानिक थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के महाशक्तिशाली न्यूट्रॉन फ्लक्स में पैदा होते हैं।

यूरेनियम-232- टेक्नोजेनिक न्यूक्लाइड, ए-एमिटर, टी एक्स / 2=68.9 वर्ष, माता-पिता समस्थानिक 2 3 6 पु (ए), 23 2 एनपी (पी *) और 23 2 पा (पी), बेटी न्यूक्लाइड 228 थ। स्वतःस्फूर्त विखंडन की तीव्रता 0.47 विभाजन/से. किग्रा है।

यूरेनियम-232 निम्नलिखित क्षय के परिणामस्वरूप बनता है:

पी + - न्यूक्लाइड का क्षय * 3 ए एनपी (टीआई / 2 \u003d 14.7 मिनट):

परमाणु उद्योग में, थोरियम ईंधन चक्र में विखंडनीय (हथियार-ग्रेड) न्यूक्लाइड 2 33 के संश्लेषण में उप-उत्पाद के रूप में 2 3 2 यू का उत्पादन किया जाता है। जब 2 3 2 Th न्यूट्रॉन से विकिरणित होता है, तो मुख्य प्रतिक्रिया होती है:

और साइड टू-स्टेप रिएक्शन:

थोरियम से 232 U का उत्पादन केवल तेज न्यूट्रॉन पर होता है (इ>6 एमवी)। यदि प्रारंभिक पदार्थ में 2 s°Th है, तो 2 3 2 U का गठन प्रतिक्रिया द्वारा पूरक है: 2 s°Th + u-> 2 3'Th। यह प्रतिक्रिया थर्मल न्यूट्रॉन पर होती है। जनरेशन 2 3 2 यू कई कारणों से अवांछनीय है। 23°Th की न्यूनतम सांद्रता वाले थोरियम के उपयोग से इसे दबा दिया जाता है।

2 से 2 का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

228 Th में क्षय (संभाव्यता 100%, क्षय ऊर्जा 5.414 MeV):

उत्सर्जित a-कणों की ऊर्जा 5.263 MeV (31.6% मामलों में) और 5.320 MeV (68.2% मामलों में) है।

• - सहज विखंडन (~ 12% से कम संभावना);
• - 28 मिलीग्राम न्यूक्लाइड के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 5 * 10 "12% से कम है):

न्यूक्लाइड के निर्माण के साथ क्लस्टर क्षय 2

यूरेनियम-232 एक लंबी क्षय श्रृंखला का पूर्वज है, जिसमें न्यूक्लाइड शामिल हैं - कठोर y-क्वांटा के उत्सर्जक:

^U-(3.64 दिन, a, y)->220 Rn-> (55.6 s, a)->21b Po->(0.155 s, a)->212 Pb->(10.64 h , p, y) - > 212 Bi -> (60.6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3" 10' 7 s, a) -> 2o8 Pb (स्टब), 2o8 T1 - > (3.06 मीटर, पी, वाई -> 2o8 पीबी।

थोरियम ऊर्जा चक्र में 2 zzy के उत्पादन में 2 3 2 U का संचय अपरिहार्य है। 2 3 2 U के क्षय से उत्पन्न होने वाला तीव्र y-विकिरण थोरियम ऊर्जा के विकास में बाधा डालता है। यह असामान्य है कि सम समस्थानिक 2 3 2 11 में न्यूट्रॉन (थर्मल न्यूट्रॉन के लिए 75 खलिहान) के साथ-साथ एक उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन - 73 खलिहान की कार्रवाई के तहत एक उच्च विखंडन क्रॉस सेक्शन है। 2 3 2 यू का उपयोग रासायनिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर की विधि में किया जाता है।

2 z 2 और एक लंबी क्षय श्रृंखला का पूर्वज है (योजना 2 z 2 Th के अनुसार), जिसमें कठोर y-क्वांटा उत्सर्जित करने वाले न्यूक्लाइड शामिल हैं। थोरियम ऊर्जा चक्र में 2 zzy के उत्पादन में 2 3 2 U का संचय अपरिहार्य है। 232 U के क्षय से उत्पन्न तीव्र -विकिरण थोरियम ऊर्जा के विकास में बाधक है। यह असामान्य है कि सम समस्थानिक 2 3 2 U में न्यूट्रॉन (थर्मल न्यूट्रॉन के लिए 75 खलिहान) के साथ-साथ उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन - 73 खलिहान की कार्रवाई के तहत एक उच्च विखंडन क्रॉस सेक्शन है। 2 3 2 यू अक्सर रासायनिक और भौतिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर की विधि में प्रयोग किया जाता है।

यूरेनियम-233- टेक्नोजेनिक रेडियोन्यूक्लाइड, ए-एमिटर (ऊर्जा 4.824 (82.7%) और 4.783 MeV (14.9%)), टीवीआई = 1.585105 साल, पैरेंट न्यूक्लाइड्स 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +) -> 2 33Pa(p), बेटी न्यूक्लाइड 22 9Th। थोरियम से परमाणु रिएक्टरों में 2 zzi प्राप्त किया जाता है: 2 s 2 Th एक न्यूट्रॉन को पकड़ता है और 2 zz Th में बदल जाता है, जो 2 zz Pa में और फिर 2 zz में बदल जाता है। नाभिक 2 zzi (विषम समस्थानिक) किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत सहज विखंडन और विखंडन दोनों में सक्षम हैं, जो इसे परमाणु हथियारों और रिएक्टर ईंधन दोनों के उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाता है। प्रभावी विखंडन क्रॉस सेक्शन 533 बार्न है, कैप्चर क्रॉस सेक्शन 52 बार्न है, न्यूट्रॉन उपज 2.54 प्रति विखंडन घटना है, और 2.31 प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन है। 2 zz का क्रांतिक द्रव्यमान 2 35U (-16 kg) के क्रांतिक द्रव्यमान से तीन गुना कम है। स्वतःस्फूर्त विखंडन की तीव्रता 720 केस/सेकंड किग्रा है।

यूरेनियम -233 निम्नलिखित क्षय के परिणामस्वरूप बनता है:

- (3 + -न्यूक्लाइड का क्षय 2 33Np (7^=36.2 मिनट):

औद्योगिक पैमाने पर, न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा 2 32Th से 2 zzi प्राप्त किया जाता है:

जब एक न्यूट्रॉन अवशोषित होता है, तो 234 नाभिक आमतौर पर विखंडन करते हैं, लेकिन कभी-कभी एक न्यूट्रॉन को पकड़ लेते हैं, जो 234U में बदल जाता है। हालांकि 2 zzy, एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करने के बाद, आमतौर पर विखंडन करता है, फिर भी यह कभी-कभी एक न्यूट्रॉन को बचाता है, 2 34U में बदल जाता है। 2 zz का संचालन समय तेज और थर्मल रिएक्टर दोनों में किया जाता है।

हथियार की दृष्टि से, 2 zzi 2 39 Pu के बराबर है: इसकी रेडियोधर्मिता 2 39 Pu की गतिविधि का 1/7 है। (Ti/2 \u003d 159200 l बनाम 24100 l पु के लिए), 2 szi का महत्वपूर्ण द्रव्यमान IgPu (16 किग्रा बनाम 10 किग्रा) की तुलना में 6o% अधिक है, और सहज विखंडन की दर 20 गुना अधिक है (बी-यू - ' बनाम 310 10)। 239Pu से न्यूट्रॉन प्रवाह 239Pu से 3 गुना अधिक है। 2 sz के आधार पर परमाणु आवेश के निर्माण के लिए ^Pu की तुलना में अधिक प्रयास की आवश्यकता होती है। मुख्य बाधा 232U में 232U अशुद्धता की उपस्थिति है, क्षय परियोजनाओं का y-विकिरण जिससे 2zzi के साथ काम करना मुश्किल हो जाता है और तैयार हथियारों का पता लगाना आसान हो जाता है। इसके अलावा, 2 3 2 U की अल्प आयु इसे कणों का एक सक्रिय स्रोत बनाती है। 1% 232 के साथ 2 zzi और हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम की तुलना में 3 गुना अधिक मजबूत गतिविधि है और तदनुसार, अधिक रेडियोटॉक्सिसिटी है। यह एक गतिविधि हथियार चार्ज के हल्के तत्वों में न्यूट्रॉन के जन्म का कारण बनती है। इस समस्या को कम करने के लिए Be, B, F, Li जैसे तत्वों की उपस्थिति न्यूनतम होनी चाहिए। न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि की उपस्थिति प्रत्यारोपण प्रणालियों के संचालन को प्रभावित नहीं करती है, लेकिन बंदूक योजनाओं के लिए प्रकाश तत्वों के लिए उच्च स्तर की शुद्धता की आवश्यकता होती है। zgi हानिकारक नहीं है, और यहां तक ​​​​कि वांछनीय भी है, क्योंकि यह हथियारों के उद्देश्यों के लिए यूरेनियम का उपयोग करने की संभावना को कम करता है। खर्च किए गए परमाणु ईंधन को संसाधित करने और ईंधन का पुन: उपयोग करने के बाद, 232U की सामग्री 0.1 + 0.2% तक पहुंच जाती है।

2 zzy का क्षय निम्नलिखित दिशाओं में होता है:

22 9Th में A-क्षय (संभाव्यता 100%, क्षय ऊर्जा 4.909 MeV):

उत्सर्जित n-कणों की ऊर्जा 4.729 MeV (1.61% मामलों में), 4.784 MeV (13.2% मामलों में) और 4.824 MeV (84.4% मामलों में) है।

• - सहज विखंडन (संभावना .)
• - 28 मिलीग्राम न्यूक्लाइड के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 1.3 * 10 -13% से कम है):

न्यूक्लाइड 24 Ne (क्षय संभावना 7.3-10- "%) के गठन के साथ क्लस्टर क्षय:

2 zz क्षय श्रृंखला नेपच्यूनियम श्रृंखला से संबंधित है।

विशिष्ट रेडियोधर्मिता 2 zzi 3.57-8 Bq/g है, जो प्लूटोनियम के -15% की एक गतिविधि (और रेडियोटॉक्सिसिटी) से मेल खाती है। केवल 1% 2 3 2 U रेडियोधर्मिता को 212 mCi/g तक बढ़ा देता है।

यूरेनियम-234(अरुण ग्रह द्वितीय, यूआईआई)प्राकृतिक यूरेनियम (0.0055%) का एक हिस्सा है, 2.445105 साल, ए-एमिटर (ए-कणों की ऊर्जा 4.777 (72%) और

4.723 (28%) MeV), पैरेंट रेडियोन्यूक्लाइड्स: 2 s 8 पु (ए), 234 पा (पी), 234 एनपी (पी +),

2 एस "टी में बेटी आइसोटोप।

आमतौर पर 234 यू 2 3 8 यू के साथ संतुलन में है, एक ही दर पर क्षय और गठन। प्राकृतिक यूरेनियम की रेडियोधर्मिता का लगभग आधा 234U का योगदान है। आमतौर पर 234U शुद्ध 238 पु की पुरानी तैयारी के आयन-एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी द्वारा प्राप्त किया जाता है। एक क्षय में, *34U खुद को 234U के लिए उधार देता है, इसलिए 238Pu की पुरानी तैयारी 234U के अच्छे स्रोत हैं। 100 ग्राम 2s8Pu में 3 साल बाद एक साल बाद 776 mg 234U होता है

2.2 जी 2 34यू। प्रकाश समस्थानिकों में तरजीही संवर्धन के कारण अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम में 2 34U की सांद्रता काफी अधिक है। चूंकि 234u एक मजबूत y- उत्सर्जक है, इसलिए ईंधन में प्रसंस्करण के लिए यूरेनियम में इसकी एकाग्रता पर प्रतिबंध हैं। 234i का ऊंचा स्तर रिएक्टरों के लिए स्वीकार्य है, लेकिन पुन: संसाधित एसएनएफ में इस आइसोटोप के पहले से ही अस्वीकार्य स्तर होते हैं।

234u का क्षय निम्नलिखित पंक्तियों के साथ होता है:

23°T में A-क्षय (संभाव्यता 100%, क्षय ऊर्जा 4.857 MeV):

उत्सर्जित a-कणों की ऊर्जा 4.722 MeV (28.4% मामलों में) और 4.775 MeV (71.4% मामलों में) है।

• - सहज विखंडन (संभावना 1.73-10-9%)।
• - 28 मिलीग्राम न्यूक्लाइड के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 1.4-10 "एन% है, अन्य स्रोतों के अनुसार 3.9-10-"%):

• - न्यूक्लाइड्स 2 4Ne और 26 Ne के गठन के साथ क्लस्टर क्षय (क्षय की संभावना 9-10 ", 2%, अन्य आंकड़ों के अनुसार 2.3-10 - 11%):

एकमात्र आइसोमर 2 34ti ज्ञात है (Tx/2 = 33.5 μs)।

2 34यू थर्मल न्यूट्रॉन का अवशोषण क्रॉस सेक्शन 10 बार्न है, और विभिन्न मध्यवर्ती न्यूट्रॉन पर रेजोनेंस इंटीग्रल औसत के लिए, 700 बार्न। इसलिए, थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों में, इसे 238U (2.7 बार्न के क्रॉस सेक्शन के साथ) की एक बड़ी मात्रा में 239Pu में परिवर्तित होने की तुलना में तेज़ दर पर 235U में परिवर्तित किया जाता है। नतीजतन, एसएनएफ में ताजा ईंधन की तुलना में 234U कम होता है।

यूरेनियम-235 4P + 3 परिवार से संबंधित है, एक विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम है। यह पहला समस्थानिक है जिस पर न्यूट्रॉन की क्रिया के तहत नाभिक के जबरन विखंडन की प्रतिक्रिया की खोज की गई थी। एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करके, 235U 2 zbi में चला जाता है, जो दो भागों में विभाजित होता है, ऊर्जा मुक्त करता है और कई न्यूट्रॉन उत्सर्जित करता है। किसी भी ऊर्जा के न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन, सहज विखंडन में सक्षम, 2 35U समस्थानिक प्राकृतिक यूथेनम (0.72%), ए-एमिटर (ऊर्जा 4.397 (57%) और 4.367 (18%) MeV) का हिस्सा है। Ti/j=7.038-वें 8 साल, पैरेंट न्यूक्लाइड्स 2 35Pa, 2 35Np और 2 39Pu, बेटी - 23"Th। स्वतःस्फूर्त विखंडन की तीव्रता 2 3सु 0.16 डिवीजन/एस किग्रा. एक 2 35U नाभिक के विखंडन से 200 MeV ऊर्जा निकलती है = 3.2 Yu pJ, अर्थात। 18 टीजे/मोल=77 टीजे/किग्रा। थर्मल न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन का क्रॉस सेक्शन 545 बार्न्स है, और फास्ट न्यूट्रॉन द्वारा - 1.22 बार्न्स, न्यूट्रॉन यील्ड: प्रति विखंडन घटना - 2.5, प्रति अवशोषित न्यूट्रॉन - 2.08।

टिप्पणी। आइसोटोप 2 si (10 खलिहान) बनाने के लिए धीमी न्यूट्रॉन के क्रॉस सेक्शन को कैप्चर करें, ताकि धीमी न्यूट्रॉन का कुल अवशोषण क्रॉस सेक्शन 645 खलिहान हो।

• - सहज विखंडन (संभावना 7*10~9%);
• - 2 ° Ne, 2 5Ne और 28 Mg (संभावनाएँ क्रमशः 8-io - 10%, 8-kg 10%, 8 * 10 ".0%) के न्यूक्लाइड के गठन के साथ क्लस्टर क्षय हैं:

चावल। एक।

ज्ञात एकमात्र आइसोमर 2 35n»u (7/2 = 26 मिनट) है।

विशिष्ट गतिविधि 2 35सी 7.77-यू 4 बीक्यू/जी। एक परावर्तक वाली गेंद के लिए हथियार-ग्रेड यूरेनियम (93.5% 2 35U) का महत्वपूर्ण द्रव्यमान 15-7-23 किलोग्राम है।

विखंडन 2 »5U का उपयोग परमाणु हथियारों में, ऊर्जा उत्पादन के लिए, और महत्वपूर्ण एक्टिनाइड्स के संश्लेषण के लिए किया जाता है। 2 35C के विखंडन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन की अधिकता के कारण श्रृंखला प्रतिक्रिया बनी रहती है।

यूरेनियम-236पृथ्वी पर प्रकृति में ट्रेस मात्रा में होता है (चंद्रमा पर यह अधिक है), ए-एमिटर (?

चावल। 2. रेडियोधर्मी परिवार 4/7+2 (-3 8 और सहित)।

एक परमाणु रिएक्टर में, 233 एक थर्मल न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है, जिसके बाद यह 82% की संभावना के साथ विखंडन करता है, और 18% की संभावना के साथ एक y-क्वांटम का उत्सर्जन करता है और 236 और में बदल जाता है। कम मात्रा में यह ताजा ईंधन का हिस्सा है; रिएक्टर में न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम विकिरणित होने पर जमा होता है, और इसलिए इसे एसएनएफ "सिग्नलिंग डिवाइस" के रूप में उपयोग किया जाता है। 2 एच बी और खर्च किए गए परमाणु ईंधन के पुनर्जनन के दौरान गैसीय प्रसार द्वारा आइसोटोप के पृथक्करण के दौरान उप-उत्पाद के रूप में बनता है। पावर रिएक्टर में उत्पादित 236 यू एक न्यूट्रॉन जहर है; परमाणु ईंधन में इसकी उपस्थिति की भरपाई उच्च स्तर के 2 35U संवर्धन द्वारा की जाती है।

2बी और समुद्री जल के लिए मिक्सिंग ट्रेसर के रूप में उपयोग किया जाता है।

यूरेनियम-237,टी&= 6.75 दिन, बीटा और गामा उत्सर्जक, परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं:

287 का पता लगाना और के साथ लाइनों के साथ किया गया ईयू = o.v MeV (36%), 0.114 MeV (0.06%), 0.165 MeV (2.0%), 0.208 MeV (23%)

237U का उपयोग रासायनिक अनुसंधान में रेडियोधर्मी ट्रेसर की विधि में किया जाता है। परमाणु हथियार परीक्षण के परिणाम में एकाग्रता का मापन (2 4°Am) चार्ज के प्रकार और उपयोग किए गए उपकरणों के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करता है।

यूरेनियम-238- 4P + 2 परिवार से संबंधित है, उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन (1.1 MeV से अधिक) के साथ विखंडनीय, सहज विखंडन में सक्षम, प्राकृतिक यूरेनियम (99.27%), ए-एमिटर, 7' का आधार बनाता है; /2=4>468-109 वर्ष, सीधे 2 34Th में विघटित होकर, आनुवंशिक रूप से संबंधित कई रेडियोन्यूक्लाइड बनाता है, और 18 उत्पादों के बाद 206 Pb में बदल जाता है। शुद्ध 2 3 8 यू में 1.22-104 बीक्यू की विशिष्ट रेडियोधर्मिता है। आधा जीवन बहुत लंबा है - लगभग 10 16 वर्ष, ताकि मुख्य प्रक्रिया के संबंध में विखंडन की संभावना - एक-कण का उत्सर्जन - केवल 10 "7 है। एक किलोग्राम यूरेनियम केवल 10 सहज विखंडन देता है। दूसरा, और उसी समय के दौरान एक-कण 20 मिलियन नाभिक उत्सर्जित करता है मूल न्यूक्लाइड: 2 4 2 पु (ए), * स्पा (पी-) 234 टीएच, बेटी टी,/ 2 = 2 :मैं 4 वां।

यूरेनियम -238 निम्नलिखित क्षय के परिणामस्वरूप बनता है:

2 (V0 4) 2] 8Н 2 0. माध्यमिक खनिजों में से, हाइड्रेटेड कैल्शियम यूरेनिल फॉस्फेट Ca (U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0 आम है। अक्सर खनिजों में यूरेनियम अन्य उपयोगी तत्वों के साथ होता है - टाइटेनियम , टैंटलम, दुर्लभ पृथ्वी। इसलिए, यूरेनियम युक्त अयस्कों के जटिल प्रसंस्करण के लिए प्रयास करना स्वाभाविक है।

यूरेनियम के बुनियादी भौतिक गुण: परमाणु द्रव्यमान 238.0289 a.m.u. (जी/मोल); परमाणु त्रिज्या 138 अपराह्न (1 अपराह्न = 12 मीटर); आयनीकरण ऊर्जा (पहला इलेक्ट्रॉन 7.11 eV; इलेक्ट्रॉनिक विन्यास -5f36d'7s 2; ऑक्सीकरण राज्य 6, 5, 4, 3; G P l \u003d 113 2, 2 °; टी टू,1=3818°; घनत्व 19.05; विशिष्ट ताप क्षमता 0.115 JDKmol); तन्य शक्ति 450 MPa, संलयन की ऊष्मा 12.6 kJ/mol, वाष्पीकरण की ऊष्मा 417 kJ/mol, विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 0.115 J/(mol-K); दाढ़ की मात्रा 12.5 cm3/mol; विशेषता डेबी तापमान © डी = 200K, अतिचालक अवस्था में संक्रमण तापमान 0.68K है।

यूरेनियम एक भारी, चांदी-सफेद, चमकदार धातु है। यह स्टील की तुलना में थोड़ा नरम है, लचीला, लचीला है, इसमें मामूली पैरामैग्नेटिक गुण हैं, और पाउडर अवस्था में पायरोफोरिक है। यूरेनियम के तीन एलोट्रोपिक रूप हैं: अल्फा (रोम्बिक, ए-यू, जाली पैरामीटर 0 = 285, ख = 587, c=49b pm, 667.7° तक स्थिर), बीटा (चतुष्कोणीय, p-U, 667.7 से 774.8° तक स्थिर), गामा (घन शरीर-केंद्रित जाली के साथ, y-U, 774.8° से गलनांक तक विद्यमान, frm= ii34 0), जिस पर यूरेनियम प्रसंस्करण के लिए सबसे अधिक लचीला और सुविधाजनक है।

कमरे के तापमान पर, समचतुर्भुज ए-चरण स्थिर होता है, प्रिज्मीय संरचना में विमान के समानांतर लहराती परमाणु परतें होती हैं एबीसी,एक अत्यंत असममित प्रिज्मीय जाली में। परतों के भीतर, परमाणु निकटता से बंधे होते हैं, जबकि आसन्न परतों के परमाणुओं के बीच के बंधनों की ताकत बहुत कमजोर होती है (चित्र 4)। यह अनिसोट्रोपिक संरचना यूरेनियम को अन्य धातुओं के साथ फ्यूज करना मुश्किल बनाती है। केवल मोलिब्डेनम और नाइओबियम यूरेनियम के साथ ठोस-अवस्था वाले मिश्र धातु बनाते हैं। फिर भी धात्विक यूरेनियम कई मिश्र धातुओं के साथ परस्पर क्रिया कर सकता है, जिससे इंटरमेटेलिक यौगिक बनते हैं।

अंतराल 668 ^ 775 ° में एक (3-यूरेनियम होता है। टेट्रागोनल प्रकार की जाली में एक स्तरित संरचना होती है जिसमें विमान के समानांतर परतें होती हैं) अब 1/4С, 1/2 . की स्थिति में साथऔर 3/4C यूनिट सेल। 775° से ऊपर के तापमान पर, y-यूरेनियम एक शरीर-केंद्रित घन जालक के साथ बनता है। मोलिब्डेनम को जोड़ने से कमरे के तापमान पर y-चरण होना संभव हो जाता है। मोलिब्डेनम y-यूरेनियम के साथ ठोस समाधानों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाता है और कमरे के तापमान पर y-चरण को स्थिर करता है। y-यूरेनियम भंगुर a- और (3-चरणों) की तुलना में अधिक नरम और अधिक निंदनीय है।

यूरेनियम के भौतिक और यांत्रिक गुणों पर न्यूट्रॉन विकिरण का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिससे नमूने के आकार में वृद्धि, आकार में परिवर्तन, साथ ही साथ यूरेनियम ब्लॉकों के यांत्रिक गुणों (रेंगना, उत्सर्जन) में तेज गिरावट आती है। परमाणु रिएक्टर का संचालन। आयतन में वृद्धि कम घनत्व वाले तत्वों की अशुद्धियों के विखंडन के दौरान यूरेनियम में संचय के कारण होती है (अनुवाद) 1% विखंडन तत्वों में यूरेनियम की मात्रा 3.4% तक बढ़ जाती है)।

चावल। 4. यूरेनियम की कुछ क्रिस्टल संरचनाएं: ए - ए-यूरेनियम, बी - पी-यूरेनियम।

धात्विक अवस्था में यूरेनियम प्राप्त करने के लिए सबसे सामान्य तरीके क्षार या क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ उनके फ्लोराइड की कमी या उनके नमक के इलेक्ट्रोलिसिस हैं। टंगस्टन या टैंटलम के साथ कार्बाइड से मेटलोथर्मिक कमी से यूरेनियम भी प्राप्त किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉनों को आसानी से दान करने की क्षमता यूरेनियम के कम करने वाले गुणों और इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि को निर्धारित करती है। +2, +3, +4, +5, +6 ऑक्सीकरण अवस्था प्राप्त करते समय, यूरेनियम महान गैसों को छोड़कर, लगभग सभी तत्वों के साथ बातचीत कर सकता है। विलयन में मुख्य संयोजकता 6+ है।

हवा में तेजी से ऑक्सीकरण, धातु यूरेनियम ऑक्साइड की एक इंद्रधनुषी फिल्म के साथ कवर किया गया है। ओव. 1000° पर यूरेनियम नाइट्रोजन के साथ मिलकर पीला यूरेनियम नाइट्राइड बनाता है। पानी धातु के साथ कम तापमान पर धीरे-धीरे और उच्च तापमान पर तेजी से प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। यूरेनियम उबलते पानी और भाप के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन छोड़ता है, जो यूरेनियम के साथ एक हाइड्राइड बनाता है।

यह अभिक्रिया यूरेनियम के ऑक्सीजन में दहन से अधिक प्रबल होती है। यूरेनियम की ऐसी रासायनिक गतिविधि परमाणु रिएक्टरों में यूरेनियम को पानी के संपर्क से बचाने के लिए आवश्यक बनाती है।

यूरेनियम हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और अन्य एसिड में घुल जाता है, जिससे यू (IV) लवण बनता है, लेकिन क्षार के साथ बातचीत नहीं करता है। यूरेनियम अकार्बनिक एसिड और पारा, चांदी, तांबा, टिन, प्लेटिनम और सोने जैसी धातुओं के नमक के घोल से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है। तेज झटकों से यूरेनियम के धातु के कण चमकने लगते हैं।

यूरेनियम परमाणु के इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना की विशेषताएं (^/-इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति) और इसके कुछ भौतिक रासायनिक गुण यूरेनियम को एक्टिनाइड के रूप में वर्गीकृत करने के आधार के रूप में कार्य करते हैं। हालांकि, यूरेनियम और सीआर, मो और डब्ल्यू के बीच एक रासायनिक सादृश्य है। यूरेनियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और महान गैसों को छोड़कर सभी तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है। ठोस चरण में, यू (VI) के उदाहरण यूरेनिल ट्रायऑक्साइड यू0 3 और यूरेनिल क्लोराइड यू0 2 सी 1 2 हैं। यूरेनियम टेट्राक्लोराइड UC1 4 और यूरेनियम डाइऑक्साइड U0 2

यू (चतुर्थ) उदाहरण। U(IV) वाले पदार्थ आमतौर पर अस्थिर होते हैं और हवा के लंबे समय तक संपर्क में रहने पर हेक्सावलेंट बन जाते हैं।

यूरेनियम-ऑक्सीजन प्रणाली में छह ऑक्साइड स्थापित होते हैं: UO, U0 2 , U 4 0 9 , और 3 Ov, U0 3 । उन्हें एकरूपता के एक विस्तृत क्षेत्र की विशेषता है। U0 2 एक क्षारीय ऑक्साइड है, जबकि U0 3 उभयधर्मी है। U0 3 - पानी के साथ परस्पर क्रिया करके कई हाइड्रेट बनाता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण डाययूरोनिक एसिड H 2 U 2 0 7 और यूरेनिक एसिड H 2 1U 4 हैं। क्षार के साथ, U0 3 इन अम्लों के लवण बनाता है - यूरेनेट्स। जब U0 3 को अम्ल में घोला जाता है, तो दोगुने आवेशित यूरेनिल धनायन U0 2 a+ के लवण बनते हैं।

यूरेनियम डाइऑक्साइड, U0 2 , स्टोइकोमेट्रिक संरचना में भूरा है। जैसे-जैसे ऑक्साइड में ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ती है, रंग गहरे भूरे से काले रंग में बदल जाता है। सीएएफ 2 प्रकार की क्रिस्टल संरचना, ए = 0.547 एनएम; घनत्व 10.96 ग्राम / सेमी "* (यूरेनियम ऑक्साइड के बीच उच्चतम घनत्व)। टी , पीएल \u003d 2875 0, टी केएन \u003d 3450 °, D # ° 298 \u003d -1084.5 kJ / mol। यूरेनियम डाइऑक्साइड एक अर्धचालक है जिसमें छेद चालकता है, एक मजबूत पैरामैग्नेट है। मैक = 0.015 मिलीग्राम/एम3। चलो पानी में नहीं घुलते। -200 ° के तापमान पर यह ऑक्सीजन जोड़ता है, संरचना U0 2>25 तक पहुँचता है।

प्रतिक्रियाओं द्वारा यूरेनियम (IV) ऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है:

यूरेनियम डाइऑक्साइड केवल मूल गुण प्रदर्शित करता है, यह मूल हाइड्रॉक्साइड यू (ओएच) 4 से मेल खाता है, जो तब हाइड्रेटेड हाइड्रॉक्साइड यू0 2 एच 2 0 में बदल जाता है। यूरेनियम डाइऑक्साइड धीरे-धीरे वायुमंडलीय ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में मजबूत गैर-ऑक्सीकरण एसिड में घुलकर डब्ल्यू बनाता है। + आयन:

U0 2 + 2H 2 S0 4 ->U(S0 4) 2 + 2Н 2 0. (38)

यह केंद्रित एसिड में घुलनशील है, और फ्लोरीन आयन के अतिरिक्त विघटन दर को काफी बढ़ाया जा सकता है।

नाइट्रिक एसिड में घुलने पर, यूरेनिल आयन 1U 2 2+ बनता है:

Triuran octoxide U 3 0s (यूरेनियम ऑक्साइड) - पाउडर, जिसका रंग काले से गहरे हरे रंग में भिन्न होता है; मजबूत कुचल पर - जैतून-हरा रंग। बड़े काले क्रिस्टल चीनी मिट्टी के बरतन पर हरे रंग के स्ट्रोक छोड़ते हैं। यू 3 0 . के तीन ज्ञात क्रिस्टलीय संशोधन हैं ज: ए-यू 3 सी>8 - समचतुर्भुज क्रिस्टल संरचना (एसपी। जीआर। सी222; 0=0.671 एनएम; 6=1.197 एनएम; सी=0.83 एनएम; डी = 0.839 एनएम); p-U 3 0e - समचतुर्भुज क्रिस्टल संरचना (अंतरिक्ष समूह .) एसटीएसटी; 0=0.705 एनएम; 6=1.172 एनएम; 0=0.829 एनएम। अपघटन की शुरुआत 100° (110 2 तक जाती है), MPC = 0.075 mg/m3 है।

यू 3 सी> 8 प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 या (NH 4) 2 U 2 0 7 को 750 0 पर हवा में या ऑक्सीजन वातावरण में शांत करके ( पी = 150 + 750 मिमी एचजी) स्टोइकोमेट्रिक रूप से शुद्ध यू 3 08 प्राप्त करते हैं।

जब U3 0s को T > 100° पर शांत किया जाता है, तो इसे 110 2 तक घटा दिया जाता है, हालांकि, हवा में ठंडा होने पर, यह U3 0s पर वापस आ जाता है। U3 0e केवल सांद्र प्रबल अम्लों में ही घुलता है। हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड में, U(IV) और U(VI) का मिश्रण बनता है, और नाइट्रिक एसिड में, uranyl नाइट्रेट बनता है। पतला सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड गर्म होने पर भी यू 3 ओएस के साथ बहुत कमजोर प्रतिक्रिया करता है, ऑक्सीकरण एजेंटों (नाइट्रिक एसिड, पायरोलुसाइट) के अलावा विघटन दर में तेजी से वृद्धि होती है। सांद्रित H 2 S0 4 U (S0 4) 2 और U0 2 S0 4 के निर्माण के साथ U 3 Os को घोलता है। नाइट्रिक एसिड यूरेनिल नाइट्रेट के निर्माण के साथ यू 3 ओई को घोलता है।

यूरेनियम ट्रायऑक्साइड, U0 3 - चमकीले पीले रंग का क्रिस्टलीय या अनाकार पदार्थ। जल से अभिक्रिया करता है। एमपीसी \u003d 0.075 मिलीग्राम / मी 3.

यह अमोनियम पॉलीयूरेनेट्स, यूरेनियम पेरोक्साइड, यूरेनिल ऑक्सालेट को 300-500 ° और हेक्साहाइड्रेट यूरेनिल नाइट्रेट को शांत करके प्राप्त किया जाता है। इस मामले में, एक अनाकार संरचना का एक नारंगी पाउडर घनत्व के साथ बनता है

6.8 ग्राम/सेमी. क्रिस्टलीय रूप IO 3, U3 0 8 के ऑक्सीकरण द्वारा एक ऑक्सीजन धारा में 450°-750° के तापमान पर प्राप्त किया जा सकता है। U0 3 के छह क्रिस्टलीय संशोधन हैं (a, (3, y> >?, n) - U0 3 हीड्रोस्कोपिक है और नम हवा में यूरेनिल हाइड्रॉक्साइड में बदल जाता है। 6oo° तक और गर्म करने से U 3 Os प्राप्त करना संभव हो जाता है।

हाइड्रोजन, अमोनिया, कार्बन, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ U0 3 को U0 2 तक कम कर देती हैं। HF और NH3 गैसों के मिश्रण को प्रवाहित करने से UF 4 बनता है। उच्चतम संयोजकता में, यूरेनियम उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करता है। U0 3 अम्ल या उसके हाइड्रेट की क्रिया के तहत, यूरेनिल लवण (U0 2 2+) बनते हैं, पीले-हरे रंग के होते हैं:

अधिकांश यूरेनिल लवण पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं।

क्षार के साथ, जब फ्यूज़ किया जाता है, तो U0 3 यूरेनिक एसिड के लवण बनाता है - MDKH को यूरेट करता है:

क्षारीय समाधानों के साथ, यूरेनियम ट्रायऑक्साइड पॉलीयूरेनिक एसिड के लवण बनाता है - पॉलीयूरेनेट्स डीजीएम 2 0y110 3 पीएच ^ ओ।

यूरेनियम अम्ल के लवण व्यावहारिक रूप से जल में अघुलनशील होते हैं।

U(VI) के अम्लीय गुण मूल की तुलना में कम स्पष्ट होते हैं।

कमरे के तापमान पर यूरेनियम फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है। फ्लोराइड से आयोडाइड तक उच्च हैलाइडों की स्थिरता घट जाती है। फ्लोराइड UF 3, U4F17, U2F9 और UF 4 गैर-वाष्पशील हैं, और UFe अस्थिर है। फ्लोराइड्स में सबसे महत्वपूर्ण यूएफ 4 और यूएफई हैं।

Ftppippyanir okgilya t "yanya ppptrkart अभ्यास में:

एक द्रवित बिस्तर में प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार की जाती है:

फ्लोरिनेटिंग एजेंटों का उपयोग करना संभव है: BrF 3, CC1 3 F (फ़्रीऑन-11) या CC1 2 F 2 (फ़्रीऑन-12):

यूरेनियम (1U) फ्लोराइड UF 4 ("हरा नमक") - नीले-हरे से पन्ना रंग का पाउडर। जी 11L \u003d SW6 °; जी से, ",। \u003d -1730 °। दीया ° 29 8 = 1856 kJ / mol। क्रिस्टल संरचना मोनोक्लिनिक है (sp. gp C2/c; 0=1.273 nm; 5=1.075 nm; 0=0.843 nm; डी = 6.7 एनएम; p \u003d 12b ° 20 "; घनत्व 6.72 g / cm3। UF 4 एक स्थिर, निष्क्रिय, गैर-वाष्पशील यौगिक है, जो पानी में खराब घुलनशील है। UF 4 के लिए सबसे अच्छा विलायक पर्क्लोरिक एसिड HC10 4 को फ्यूम कर रहा है। यह ऑक्सीकरण एसिड में घुल जाता है। एक यूरेनिल नमक बनाने के लिए अल (एन0 3) 3 या ए 1 सी 1 3 के गर्म समाधान के साथ-साथ एच 2 एस0 4, एचसी 10 4 या एचसी 1 या बोरिक एसिड के साथ अम्लीकृत बोरिक एसिड के घोल में भी घुल जाता है। यूएफ 4 का विघटन। अन्य धातुओं (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, आदि) के फ्लोराइड के साथ विरल रूप से घुलनशील डबल लवण बनाता है। NH 4 UF 5 औद्योगिक महत्व का है।

यू (चतुर्थ) फ्लोराइड तैयारी में एक मध्यवर्ती उत्पाद है

UF6 और यूरेनियम धातु दोनों।

यूएफ 4 प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

या यूरेनिल फ्लोराइड के इलेक्ट्रोलाइटिक कमी से।

यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड यूएफई - कमरे के तापमान पर, उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले हाथीदांत क्रिस्टल। घनत्व

5.09 g/cm3, तरल UFe का घनत्व 3.63 g/cm3 है। उड़ान कनेक्शन। ट्वोआग = 5^>5°> गिल = 64.5° (दबाव में)। संतृप्त वाष्प दाब 560° पर वायुमंडल में पहुँच जाता है। AR° 29 8 = -2116 kJ/mol के निर्माण की एन्थैल्पी। क्रिस्टल संरचना समचतुर्भुज है (sp। जीआर। आरपीटीए; 0 = 0.999 एनएम; फे = 0.8962 एनएम; सी = 0.5207 एनएम; डी 5.060 एनएम (250)। एमपीसी - 0.015 मिलीग्राम / एम 3। ठोस अवस्था से, UF6 दबाव की एक विस्तृत श्रृंखला पर तरल चरण को दरकिनार करते हुए, ठोस चरण (उच्च बनाने की क्रिया) से गैस में उदात्त हो सकता है। 50 0 50 kJ/मिलीग्राम पर उच्च बनाने की क्रिया की गर्मी । अणु में द्विध्रुवीय क्षण नहीं होता है, इसलिए UF6 संबद्ध नहीं होता है। वाष्प UFr, - एक आदर्श गैस।

यह अपने यौगिकों के यू पर फ्लोरीन की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:

गैस-चरण प्रतिक्रियाओं के अलावा, तरल-चरण प्रतिक्रियाएं भी होती हैं।

उदाहरण के लिए, हेलोफ्लोराइड्स का उपयोग करके UF6 प्राप्त करना

फ्लोरीन के उपयोग के बिना UF6 प्राप्त करने का एक तरीका है - UF 4 का ऑक्सीकरण करके:

यूएफई शुष्क हवा, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और सीओ 2 के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन पानी के संपर्क में, यहां तक ​​​​कि इसके निशान के साथ, यह हाइड्रोलिसिस से गुजरता है:

यह अधिकांश धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है, उनके फ्लोराइड का निर्माण करता है, जो इसके भंडारण के तरीकों को जटिल बनाता है। UF6 के साथ काम करने के लिए उपयुक्त पोत सामग्री हैं: गर्म होने पर Ni, Monel और Pt, Teflon, बिल्कुल सूखा क्वार्ट्ज और कांच, तांबा और एल्यूमीनियम ठंडा होने पर। 25 यूओ 0 के तापमान पर यह क्षार धातुओं के फ्लोराइड और 3NaFUFr>, 3KF2UF6 प्रकार के चांदी के साथ जटिल यौगिक बनाता है।

यह विभिन्न कार्बनिक तरल पदार्थ, अकार्बनिक एसिड और सभी हलोजन फ्लोराइड में अच्छी तरह से घुल जाता है। 0 2 , N 2 , CO 2 , C1 2 , Br 2 सुखाने के लिए निष्क्रिय। यूएफआर को अधिकांश शुद्ध धातुओं के साथ कमी प्रतिक्रियाओं की विशेषता है। UF6 हाइड्रोकार्बन और अन्य कार्बनिक पदार्थों के साथ सख्ती से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए UFe के बंद कंटेनर फट सकते हैं। UF6 25 - 100° की सीमा में क्षार और अन्य धातुओं के फ्लोराइड के साथ जटिल लवण बनाता है। इस संपत्ति का उपयोग प्रौद्योगिकी में यूएफ के चयनात्मक निष्कर्षण के लिए किया जाता है

यूरेनियम हाइड्राइड्स यूएच 2 और यूएच 3 नमक जैसे हाइड्राइड और धातु में हाइड्रोजन के ठोस समाधान जैसे हाइड्राइड के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं।

जब यूरेनियम नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो नाइट्राइड बनते हैं। यू-एन प्रणाली में चार चरणों को जाना जाता है: यूएन (यूरेनियम नाइट्राइड), ए-यू 2 एन 3 (सेस्कुनाइट्राइड), पी-यू 2 एन 3 और संयुक्त राष्ट्र if90। यूएन 2 (डाइनिट्राइड) की संरचना तक पहुंचना संभव नहीं है। विश्वसनीय और अच्छी तरह से नियंत्रित यूरेनियम मोनोनाइट्राइड यूएन के संश्लेषण हैं, जो सीधे तत्वों से सबसे अच्छा किया जाता है। यूरेनियम नाइट्राइड पाउडर पदार्थ होते हैं, जिनका रंग गहरे भूरे से भूरे रंग में भिन्न होता है; धातु की तरह देखो। संयुक्त राष्ट्र में एक घन चेहरा-केंद्रित क्रिस्टल संरचना है, जैसे NaCl (0=4.8892 A); (/ = 14.324, 7 ^ = 2855 °, निर्वात में 1700 0 तक स्थिर। यह यू या यू हाइड्राइड को एन 2 के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है। या NH 3 , 1300 ° पर उच्च नाइट्राइड U का अपघटन या धात्विक यूरेनियम के साथ उनका अपचयन। यू 2 एन 3 को दो बहुरूपी संशोधनों में जाना जाता है: क्यूबिक ए और हेक्सागोनल पी (0 = 0.3688 एनएम, 6 = 0.5839 एनएम), 8 डिग्री से ऊपर वैक्यूम में एन 2 रिलीज करता है। यह हाइड्रोजन के साथ UN 2 की कमी से प्राप्त होता है। उच्च दाब N 2 पर N 2 के साथ U की अभिक्रिया द्वारा डाइनाइट्राइड UN 2 को संश्लेषित किया जाता है। यूरेनियम नाइट्राइड एसिड और क्षार के घोल में आसानी से घुलनशील होते हैं, लेकिन पिघले हुए क्षार के साथ विघटित हो जाते हैं।

यूरेनियम नाइट्राइड यूरेनियम ऑक्साइड के दो-चरण कार्बोथर्मल कमी द्वारा प्राप्त किया जाता है:

10 * 20 घंटे के लिए 7M450 0 पर आर्गन में ताप

उच्च तापमान और दबाव पर यूएफ 4 पर अमोनिया की क्रिया से यूरेनियम नाइट्राइड को डाइनाइट्राइड, यूएन 2 के करीब एक संरचना के साथ प्राप्त करना संभव है।

गर्म करने पर यूरेनियम डाइनाइट्राइड विघटित हो जाता है:

2 35U में समृद्ध यूरेनियम नाइट्राइड, आधुनिक बिजली रिएक्टरों के पारंपरिक ईंधन, यूरेनियम ऑक्साइड की तुलना में उच्च विखंडन घनत्व, तापीय चालकता और गलनांक है। इसमें पारंपरिक ईंधन की तुलना में अच्छा यांत्रिक और स्थिरता भी है। इसलिए, इस यौगिक को परमाणु ईंधन फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों (पीढ़ी IV परमाणु रिएक्टर) के लिए एक आशाजनक आधार माना जाता है।

टिप्पणी। '5N' को समृद्ध करने के लिए UN बहुत उपयोगी है, क्योंकि ,4 N न्यूट्रॉन पर कब्जा करने की प्रवृत्ति रखता है, (n, p) प्रतिक्रिया द्वारा रेडियोधर्मी आइसोटोप 14 C उत्पन्न करता है।

यूरेनियम कार्बाइड यूसी 2 (?-फेज) एक हल्के भूरे रंग का क्रिस्टलीय पदार्थ है जिसमें धात्विक चमक होती है। यू-सी प्रणाली (यूरेनियम कार्बाइड) में यूसी 2 (?-चरण), यूसी 2 (बी 2-चरण), यू 2 सी 3 (ई-चरण), यूसी (बी 2-चरण) - यूरेनियम कार्बाइड हैं। यूरेनियम डाइकार्बाइड यूसी 2 प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

यू + 2सी ^ यूसी 2 (54वी)

यूरेनियम कार्बाइड का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है, वे अंतरिक्ष रॉकेट इंजन के लिए ईंधन के रूप में आशाजनक हैं।

Uranyl नाइट्रेट, uranyl नाइट्रेट, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. इस नमक में धातु की भूमिका uranyl cation 2+ द्वारा निभाई जाती है। हरे रंग की चमक के साथ पीले क्रिस्टल, पानी में आसानी से घुलनशील। जलीय विलयन अम्लीय होता है। इथेनॉल, एसीटोन और ईथर में घुलनशील, बेंजीन, टोल्यूनि और क्लोरोफॉर्म में अघुलनशील। गर्म होने पर, क्रिस्टल पिघल जाते हैं और HN0 3 और H 2 0 छोड़ते हैं। क्रिस्टलीय हाइड्रेट हवा में आसानी से नष्ट हो जाता है। एक विशिष्ट प्रतिक्रिया यह है कि NH 3 की क्रिया के तहत अमोनियम यूरेट का एक पीला अवक्षेप बनता है।

यूरेनियम धातु कार्बनिक यौगिक बनाने में सक्षम है। उदाहरण संरचना U(C 5 H 5) 4 के साइक्लोपेंटैडिएनिल डेरिवेटिव हैं और उनके हैलोजनेटेड u(C 5 H 5) 3 G या u(C 5 H 5) 2 G 2 हैं।

जलीय विलयनों में, यूरेनियम यूरेनिल आयन U0 2 2+ के रूप में ऑक्सीकरण अवस्था U(VI) में सबसे अधिक स्थिर होता है। कुछ हद तक, यह यू (चतुर्थ) राज्य द्वारा विशेषता है, लेकिन यह यू (III) रूप में भी मौजूद हो सकता है। U(V) ऑक्सीकरण अवस्था IO 2 + आयन के रूप में मौजूद हो सकती है, लेकिन अनुपातहीनता और हाइड्रोलिसिस की प्रवृत्ति के कारण यह अवस्था शायद ही कभी देखी जाती है।

तटस्थ और अम्लीय विलयनों में, U(VI) U0 2 2+ - एक पीले यूरेनिल आयन के रूप में मौजूद होता है। अच्छी तरह से घुलनशील यूरेनिल लवण में नाइट्रेट U0 2 (N0 3) 2, सल्फेट U0 2 S0 4, क्लोराइड U0 2 C1 2, फ्लोराइड U0 2 F 2, एसीटेट U0 2 (CH 3 C00) 2 शामिल हैं। इन लवणों को क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स के रूप में विभिन्न जल अणुओं के साथ विलयनों से पृथक किया जाता है। यूरेनिल के थोड़े घुलनशील लवण हैं: ऑक्सालेट U0 2 C 2 0 4, फॉस्फेट U0 2 HP0।, और UO2P2O4, अमोनियम यूरेनिल फॉस्फेट UO2NH4PO4, सोडियम यूरेनिल वैनाडेट NaU0 2 V0 4, फेरोसाइनाइड (U0 2) 2. यूरेनिल आयन को जटिल यौगिक बनाने की प्रवृत्ति की विशेषता है। तो प्रकार के फ्लोरीन आयनों के साथ परिसरों -, 4- ज्ञात हैं; नाइट्रेट परिसरों ' और 2 *; सल्फेट कॉम्प्लेक्स 2 "और 4-; कार्बोनेट कॉम्प्लेक्स 4" और 2 ", आदि। यूरेनिल लवण के घोल पर क्षार की क्रिया के तहत, मी 2 यू 2 0 7 प्रकार के डाययूरानेट्स के विरल रूप से घुलनशील अवक्षेप निकलते हैं (मी 2 यू0 4 मोनोअरेनेट को विलयन से पृथक नहीं किया जाता है, वे क्षार के साथ यूरेनियम ऑक्साइड के संलयन द्वारा प्राप्त किए जाते हैं) Me 2 U n 0 3 n+i पॉलीयूरेनेट ज्ञात हैं (उदाहरण के लिए, Na 2 U60i 9)।

U(VI) को अम्लीय विलयन में U(IV) में आयरन, जिंक, एल्युमिनियम, सोडियम हाइड्रोसल्फाइट और सोडियम अमलगम द्वारा अपचित किया जाता है। समाधान हरे रंग के होते हैं। क्षार उनमें से हाइड्रॉक्साइड और 0 2 (0H) 2, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड - फ्लोराइड UF 4 -2.5H 2 0, ऑक्सालिक एसिड - ऑक्सालेट U (C 2 0 4) 2 -6H 2 0. यू में जटिल गठन की प्रवृत्ति। 4+ आयन यूरेनिल आयनों की तुलना में कम है।

घोल में यूरेनियम (IV) यू 4+ आयनों के रूप में होता है, जो अत्यधिक हाइड्रोलाइज्ड और हाइड्रेटेड होते हैं:

अम्लीय समाधानों में हाइड्रोलिसिस को रोक दिया जाता है।

यूरेनियम (VI) यूरेनिल ऑक्सोकेशन बनाता है - U0 2 2+ कई यूरेनिल यौगिक ज्ञात हैं, जिनके उदाहरण हैं: 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 आदि।

यूरेनिल आयन के जल-अपघटन के दौरान कई बहु-नाभिकीय संकुल बनते हैं:

आगे हाइड्रोलिसिस के साथ, यू 3 0 एस (0 एच) 2 प्रकट होता है और फिर यू 3 0 8 (0 एच) 4 2 -।

यूरेनियम के गुणात्मक पता लगाने के लिए, रासायनिक, ल्यूमिनसेंट, रेडियोमेट्रिक और वर्णक्रमीय विश्लेषण के तरीकों का उपयोग किया जाता है। रासायनिक विधियाँ मुख्य रूप से रंगीन यौगिकों के निर्माण पर आधारित होती हैं (उदाहरण के लिए, फेरोसाइनाइड के साथ यौगिक का लाल-भूरा रंग, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ पीला, आर्सेनाज़ो अभिकर्मक के साथ नीला)। ल्यूमिनसेंट विधि यूवी किरणों की क्रिया के तहत कई यूरेनियम यौगिकों की पीली-हरी चमक देने की क्षमता पर आधारित है।

यूरेनियम का मात्रात्मक निर्धारण विभिन्न तरीकों से किया जाता है। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण हैं: वॉल्यूमेट्रिक तरीके, जिसमें यू (VI) से यू (IV) की कमी होती है, इसके बाद ऑक्सीकरण एजेंटों के समाधान के साथ अनुमापन होता है; वजन के तरीके - यूरेनेट्स, पेरोक्साइड, यू (चतुर्थ) कुफेरनेट्स, ऑक्सीक्विनोलेट, ऑक्सालेट, आदि की वर्षा। उसके बाद 100° पर उनका कैल्सीनेशन और वजन U 3 0s; नाइट्रेट विलयन में ध्रुवीय विधियाँ 10 x 7 x 10-9 ग्राम यूरेनियम का निर्धारण करना संभव बनाती हैं; कई वर्णमिति विधियाँ (उदाहरण के लिए, एक क्षारीय माध्यम में H 2 0 2 के साथ, EDTA की उपस्थिति में आर्सेनाज़ो अभिकर्मक के साथ, डिबेंज़ॉयलमीथेन के साथ, थियोसाइनेट कॉम्प्लेक्स के रूप में, आदि); ल्यूमिनसेंट विधि, जो यह निर्धारित करना संभव बनाती है कि NaF to . के साथ कब जुड़ा हुआ है यू 11जी यूरेनियम।

235U विकिरण खतरे के समूह ए से संबंधित है, न्यूनतम महत्वपूर्ण गतिविधि एमजेडए = 3.7-10 4 बीक्यू, 2 एस 8 और - समूह डी, एमजेडए = 3.7-10 6 बीक्यू (300 ग्राम)।