Uranium

Uranium
92 U
Dakota du Nord ↑ U ↓ (UQQ) Tableau p??riodique protactinium ← → uranium du neptunium
Apparence
m??tallique gris argent??; corrode ?? une couche d'oxyde noir ??caillage dans l'air
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	uranium, U, 92
Prononciation	/ j ʊ r eɪ n Je ə m / Ewing RAY -neE-əm
Cat??gorie Metallic	actinides
Groupe, p??riode, bloc	n / a, 7, fa
Poids atomique standard	238,02891 (3)
Configuration ??lectronique	[ Rn ] 5f 3 6d 1 7s 2 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Histoire
D??couverte	Martin Heinrich Klaproth (1789)
Premier isolement	Eug??ne-Melchior P??ligot (1841)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	19,1 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	17,3 g ?? cm -3
Point de fusion	1405,3 K , 1132,2 ?? C, 2070 ?? F
Point d'??bullition	4404 K, 4131 ?? C, 7468 ?? F
La chaleur de fusion	9,14 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	417,1 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	27,665 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 2325 2564 2859 3234 3727 4402
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	6, 5, 4, 3, 2, 1 (Faiblement oxyde de base)
??lectron??gativit??	1,38 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1er: 597,6 kJ ?? mol -1
	2??me: 1420 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	156 h
Rayon covalente	196 ?? 19 heures
Rayon de Van der Waals	186 h
Miscellan??es
Crystal structure	orthorhombique
Ordre magn??tique	paramagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(0 ?? C) 0,280 μΩ ?? m
Conductivit?? thermique	27,5 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	(25 ?? C) 13,9 um ?? m -1 ?? K -1
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 3,155 m ?? s -1
Le module d'Young	208 GPa
Module de cisaillement	111 GPa
Module Bulk	100 GPa
Coefficient de Poisson	0,23
Num??ro de registre CAS	7440-61-1
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de l'uranium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 232 U trace 68,9 y SF - - α 5,414 228 Th 233 U trace 1,592 ?? 10 5 y SF 197,93 - α 4,909 229 Th 234 U 0,005% 2,455 x 10 5 y SF 197,78 - α 4,859 230 Th 235 U 0,720% 7,04 ?? 10 8 y SF 202,48 - α 4,679 231 Th 236 U trace 2,342 ?? 10 7 y SF 201,82 - α 4,572 232 Th 238 U 99,274% 4,468 ?? 10 9 y α 4,270 234 Th SF 205,87 - β - β - - 238 Pu

L'uranium est un blanc argent?? m??tallique ??l??ment chimique dans l' actinide s??rie de la classification p??riodique des ??l??ments , avec symbole U et de num??ro atomique 92. Un atome d'uranium a 92 protons et 92 ??lectrons , dont 6 ??lectrons de valence. Uranium faiblement radioactifs parce que tous ses isotopes sont instables. Les isotopes les plus courants sont l'uranium l'uranium-238 (qui a 146 neutrons) et l'uranium-235 (qui a 143 neutrons). L'uranium a le deuxi??me plus haut poids atomique du ??l??ments survenant primordialement, plus l??ger que de plutonium . Sa densit?? est d'environ 70% sup??rieure ?? celle du plomb , mais pas aussi dense que l'or ou de tungst??ne . Il se produit naturellement dans de faibles concentrations de quelques parties par million dans le sol, roche et l'eau, et est commercialement extrait de uranif??res min??raux tels que uraninite.

Dans la nature, l'uranium se trouve que l'uranium-238 (99,2739 ?? 99,2752%), de l'uranium-235 (0,7198 ?? 0,7202%), et une tr??s petite quantit?? de l'uranium-234 (de 0,0050 ?? 0,0059%). Uranium se d??sint??gre lentement en ??mettant une particule alpha. La demi-vie de l'uranium-238 est d'environ 4,47 milliard d'ann??es et celle de l'uranium-235 est 704 million d'ann??es, ce qui les rend utiles dans la datation de la ??ge de la Terre.

De nombreuses utilisations contemporaines de l'uranium exploitent ses uniques nucl??aires propri??t??s. Uranium-235 a la particularit?? d'??tre le seul d'origine naturelle fissiles isotopes . L'uranium 238 est fissile par des neutrons rapides, et est fertiles, ce qui signifie qu'il peut ??tre transmu?? fissiles plutonium 239 dans un r??acteur nucl??aire. Un autre isotope fissile, l'uranium-233, peut ??tre produit ?? partir naturelle thorium et est ??galement important dans la technologie nucl??aire. Alors que l'uranium 238 a une faible probabilit?? pour fission spontan??e ou induite par fission m??me avec des neutrons rapides, l'uranium-235 et dans une moindre mesure de l'uranium 233 ont une section transversale de fission beaucoup plus ??lev??e pour les neutrons lents. En concentration suffisante, ces isotopes maintenir un soutenue r??action nucl??aire en cha??ne. Cela g??n??re de la chaleur dans les r??acteurs nucl??aires, et produit la mati??re fissile pour les armes nucl??aires . L'uranium appauvri ⁽²³⁸ U) est utilis?? dans p??n??trateurs de l'??nergie cin??tique et blindage.

L'uranium est utilis?? comme colorant dans verre ?? l'uranium, produisant rouge-orange Lemon teintes jaunes. Il a ??galement ??t?? utilis?? pour teinter et l'ombrage au d??but de la photographie . Le 1789 d??couverte d'uranium dans le minerai pechblende est cr??dit?? Martin Heinrich Klaproth, qui a nomm?? le nouvel ??l??ment apr??s la plan??te Uranus . Eug??ne-Melchior P??ligot ??tait la premi??re personne ?? isoler le m??tal et ses propri??t??s radioactives ont ??t?? d??couvertes en 1896 par Antoine Becquerel. Les recherches men??es par Enrico Fermi et d'autres ?? partir de 1934 ont conduit ?? son utilisation comme carburant dans le secteur de l'??nergie nucl??aire et dans Little Boy, le premi??re arme nucl??aire utilis??e dans la guerre. Un suivi course aux armements pendant la guerre froide entre les ??tats-Unis et l' Union sovi??tique a produit des dizaines de milliers d'armes nucl??aires qui ont utilis?? de l'uranium m??tal et de l'uranium d??riv??s plutonium-239. La s??curit?? de ces armes et de leurs mati??res fissiles apr??s la ??clatement de l'Union sovi??tique en 1991 est une pr??occupation constante pour la sant?? et la s??curit?? publique. Voir La prolif??ration nucl??aire.

Caract??ristiques

Un ??v??nement de la fission nucl??aire induite par les neutrons impliquant l'uranium-235

Quand raffin??, l'uranium est un blanc argent??, faiblement radioactifs m??tallique , qui est plus difficile que la plupart des ??l??ments. C'est mall??able, ductile, l??g??rement paramagn??tique, fortement ??lectropositive et est un pauvre conducteur ??lectrique. Uranium m??tal a une tr??s forte densit?? , soit environ 70% plus dense que le plomb , mais un peu moins dense que l'or .

L'uranium m??tal r??agit avec presque tous les ??l??ments non m??talliques et de leurs compos??s , avec une r??activit?? croissante avec la temp??rature. chlorhydrique et l'acide nitrique dissoudre l'uranium, mais d'autres acides que l'attaque de l'acide chlorhydrique non oxydant l'??l??ment tr??s lentement. Lorsque finement divis??, il peut r??agir avec l'eau froide; dans l'air, l'uranium m??tal est recouverte d'une couche fonc??e de l'oxyde d'uranium. Uranium dans les minerais est extrait chimiquement et converti en dioxyde d'uranium ou d'autres formes chimiques utilisables dans l'industrie.

L'uranium-235 a ??t?? le premier isotope qui a ??t?? jug??e fissiles. Autres isotopes naturels sont fissiles, mais pas fissiles. Apr??s bombardement avec des neutrons lents, son uranium-235 isotopes sera la plupart du temps se divisent en deux petits noyaux , lib??rant nucl??aire ??nergie et plus de neutrons contraignant. Si un trop grand nombre de ces neutrons sont absorb??s par d'autres noyaux d'uranium-235, un r??action nucl??aire en cha??ne se produit qui entra??ne une explosion de chaleur ou (dans des circonstances particuli??res) une explosion. Dans un r??acteur nucl??aire, une telle r??action en cha??ne est ralentie et contr??l??e par un poison neutronique, absorbant une partie des neutrons libres. Mat??riaux absorbants tels les neutrons sont souvent partie du r??acteur barres de contr??le (voir physique des r??acteurs nucl??aires pour une description de ce processus de contr??le du r??acteur).

Aussi peu que ?? 15 (7 kg) d'uranium-235 peuvent ??tre utilis??s pour fabriquer une bombe atomique. La premi??re bombe nucl??aire utilis??e dans la guerre, Little Boy, se est appuy?? sur la fission de l'uranium, alors que la premi??re explosif nucl??aire ( Le gadget ) et la bombe qui a d??truit Nagasaki ( Fat Man) ??taient des bombes au plutonium.

Uranium m??tal a trois allotropiques formes:

• α ( orthorhombique) stable jusqu'?? 660 ?? C
• β ( t??tragonale) stable ?? partir de 660 ?? C ?? 760 ?? C
• γ ( cubique centr??) ?? partir de 760 ?? C ?? point de fusion-ce est l'??tat le plus mall??able et ductile.

Applications

Militaire

L'uranium appauvri est utilis?? par diverses arm??es que haute densit?? p??n??trateurs.

La principale application de l'uranium dans le secteur militaire est en haute densit?? p??n??trateurs. Cette munition est compos??e de l'uranium appauvri (UA) alli?? avec 1-2% d'autres ??l??ments. A vitesse ??lev??e aux chocs, la densit??, la duret??, et pyrophoricit?? du projectile permettre la destruction des cibles fortement blind??es. le blindage des chars et d'autres amovible le blindage des v??hicules sont ??galement durci avec des plaques d'uranium appauvri. L'utilisation de l'uranium appauvri est devenu politiquement et ??cologiquement litigieux apr??s l'utilisation de munitions ?? l'UA par les Etats-Unis, Royaume-Uni et d'autres pays au cours des guerres dans le golfe Persique et dans les Balkans a soulev?? des questions de compos??s d'uranium laiss??es dans le sol (voir Guerre du Golfe syndrome).

L'uranium appauvri est ??galement utilis?? en tant que mat??riau de blindage dans certains conteneurs utilis??s pour le stockage et le transport de mati??res radioactives. Alors que le m??tal lui-m??me est radioactif, sa haute densit??, il est plus efficace que le plomb ?? stopper rayonnements provenant de sources forts tels que le radium . D'autres utilisations de l'UA comprennent contrepoids pour les surfaces de contr??le de l'avion, comme ballast pour les missiles rentr??e des v??hicules et en tant que mat??riau de blindage. En raison de sa densit?? ??lev??e, ce mat??riau se trouve dans syst??mes de guidage inertiels et gyroscopique compas. DU est pr??f??rable ?? m??taux denses de m??me en raison de sa capacit?? ?? ??tre facilement usin?? et jette ainsi que son co??t relativement faible. Le principal risque de l'exposition ?? l'uranium appauvri est une intoxication chimique par oxyde d'uranium plut??t que la radioactivit?? (uranium ne ??tant qu'un faible ??metteur alpha).

Pendant les derniers stades de la Seconde Guerre mondiale , l'ensemble de la guerre froide , et dans une moindre mesure par la suite, l'uranium 235 a ??t?? utilis?? comme mati??re explosive fissiles pour fabriquer des armes nucl??aires. Initialement, deux grands types de bombes de fission ont ??t?? construits: un dispositif relativement simple qui utilise de l'uranium-235 et un m??canisme plus complexe qui utilise plutonium-239 provient de l'uranium-238. Plus tard, un type beaucoup plus complexe et beaucoup plus puissant de la fission / fusion bombe ( thermonucl??aire arme) a ??t?? construit, qui utilise un dispositif ?? base de plutonium pour provoquer un m??lange de tritium et deut??rium ?? subir la fusion nucl??aire. Ces bombes sont gain??s dans un non-fissile (non enrichi) cas de l'uranium, et ils tirent plus de la moiti?? de leur puissance de la fission de ce mat??riel par neutrons rapides provenant du proc??d?? de fusion nucl??aire.

Civil

L'utilisation civile plus visible de l'uranium est aussi la source d'??nergie thermique utilis??e dans les centrales nucl??aires.

La principale utilisation de l'uranium dans le secteur civil est d'alimenter les centrales nucl??aires. Un kilogramme d'uranium 235 peut th??oriquement produire environ 80 t??rajoules d'??nergie (8 ?? 10 ¹³ joules), en supposant que la fission compl??te; autant d'??nergie que 3000 tonnes de charbon .

Commercial nucl??aires plantes utilisent un combustible qui est g??n??ralement enrichi ?? environ 3% d'uranium-235. Le CANDU et conceptions de Magnox sont les seuls r??acteurs commerciaux capables d'utiliser du carburant non enrichi de l'uranium. Carburant utilis?? pour R??acteurs de la marine am??ricaine est g??n??ralement tr??s riches en l'uranium-235 (les valeurs exactes sont class??). Dans un surg??n??rateur, l'uranium-238 peut ??galement ??tre converti en plutonium par la r??action suivante: ²³⁸ U (n, gamma) → ²³⁹ U - (beta) → ²³⁹ Np - (beta) → ²³⁹ Pu.

Uranium incandescent de verre sous la lumi??re UV

Avant la d??couverte de la radioactivit??, de l'uranium a ??t?? principalement utilis?? en petites quantit??s pour le verre et poterie ??maux jaunes, comme verre ?? l'uranium et en Fiestaware.

La d??couverte et l'isolement du radium dans le minerai d'uranium (pechblende) par Marie Curie ont suscit?? le d??veloppement de l'exploitation mini??re de l'uranium pour extraire le radium, qui a ??t?? utilis?? pour faire des peintures qui brillent dans le noir pour l'horloge et avions cadrans. Cela a laiss?? une quantit?? prodigieuse de l'uranium comme un produit des d??chets, car il faut trois tonnes d'uranium pour extraire une gramme de radium. Ce produit des d??chets a ??t?? d??tourn?? vers l'industrie de vitrage, la r??alisation de glacis d'uranium tr??s bon march?? et abondante. Outre les ??maux de poterie, ??maux de tuiles d'uranium ont repr??sent?? l'essentiel de l'utilisation, y compris salle de bains et cuisine communes tuiles qui peuvent ??tre produites en vert, jaune, mauve, noir, bleu, rouge et d'autres couleurs.

verre de l'uranium utilis?? comme plombs dans dans le vide condensateur

Uranium a ??galement ??t?? utilis?? dans photographiques produits chimiques (notamment nitrate d'uranium comme toner), en filaments de lampe, pour am??liorer l'apparence de dentiers, et dans les industries du cuir et de bois pour les taches et les colorants. des sels d'uranium sont mordants de soie ou de laine. de l'ac??tate d'uranyle et du formiate d'uranyle sont utilis??s comme "taches" opaques aux ??lectrons en La microscopie ??lectronique ?? transmission, pour augmenter le contraste de sp??cimens biologiques et dans les sections ultraminces dans coloration n??gative du virus , isol?? organites cellulaires et macromol??cules.

La d??couverte de la radioactivit?? de l'uranium introduit dans des applications scientifiques et pratiques suppl??mentaires de l'??l??ment. La longue demi-vie de l'isotope uranium-238 (4,51 ?? 10 ⁹ ann??es), il est bien adapt?? pour une utilisation dans l'estimation de l'??ge des premi??res roches ign??es et pour d'autres types de datation radiom??trique, y compris l'uranium-thorium datation, l'uranium-plomb datation et uranium uranium datation. L'uranium m??tal est utilis?? pour Cibles X-ray dans la fabrication des rayons X de haute ??nergie.

Histoire

Pr??historique fission naturelle

En 1972, le physicien fran??ais Francis Perrin a d??couvert quinze ancienne et ne est plus active r??acteurs de fission nucl??aire naturelles dans trois gisements distincts au La mine d'Oklo au Gabon , Afrique de l'Ouest , collectivement connu sous le nom Oklo r??acteurs fossiles. Le gisement est vieux 1700000000 ann??es; puis, l'uranium 235 a constitu?? environ 3% de l'uranium totale sur Terre. Ce est suffisamment ??lev?? pour permettre une r??action en cha??ne de fission nucl??aire durable ?? se produire, pourvu que les autres conditions favorables existent. La capacit?? du s??diment environnant pour contenir le produits de d??chets nucl??aires a ??t?? cit?? par le gouvernement f??d??ral des ??tats-Unis en tant que preuves de la faisabilit?? de stocker le combustible nucl??aire irradi?? ?? la Yucca Mountain.

L'utilisation pr??-d??couverte

L'utilisation de l'uranium dans son naturel Dates sous forme d'oxyde de retour ?? au moins l'ann??e 79 CE, quand il a ??t?? utilis?? pour ajouter une couleur jaune gla??ures. Verre jaune avec 1% d'oxyde d'uranium a ??t?? trouv?? dans un Roman villa sur Cap Posillipo dans le Baie de Naples, en Italie par RT Gunther de l' Universit?? d'Oxford en 1912. D??s la fin du Moyen Age , la pechblende a ??t?? extraite de la Mines d'argent dans des Habsbourg Joachimsthal, Bohemia (maintenant J??chymov dans la R??publique tch??que ) et a ??t?? utilis?? comme agent colorant dans la locale verrerie industrie. Au d??but du 19e si??cle, les sources connues seulement du monde de minerai d'uranium ??taient ces mines.

D??couverte

Antoine Henri Becquerel d??couvrit le ph??nom??ne de en exposant une radioactivit?? plaque photographique ?? l'uranium en 1896.

Le d??couverte de l'??l??ment est cr??dit?? au chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth. Alors qu'il travaillait dans son laboratoire exp??rimental de Berlin en 1789, Klaproth a pu pr??cipiter un compos?? jaune (probable diuranate de sodium) par dissolution pitchblende en acide nitrique et en neutralisant la solution avec de l'hydroxyde de sodium . Klaproth a assum?? la substance jaune ??tait l'oxyde d'un ??l??ment encore ?? d??couvrir et chauff?? avec charbon de bois pour obtenir une poudre noire, dont il pensait ??tre le m??tal nouvellement d??couvert lui-m??me (en fait, que la poudre ??tait un oxyde d'uranium). Il a nomm?? l'??l??ment nouvellement d??couvert apr??s que la plan??te Uranus , (nomm?? d'apr??s le primordiale Dieu grec du ciel), qui avait ??t?? d??couvert huit ans plus t??t par William Herschel.

En 1841, Eug??ne-Melchior P??ligot, professeur de chimie analytique ?? la Conservatoire National des Arts et M??tiers (??cole centrale des arts et manufactures) ?? Paris , a isol?? le premier ??chantillon d'uranium m??tal par chauffage le t??trachlorure d'uranium avec du potassium . Uranium ne ??tait pas consid??r?? comme ??tant particuli??rement dangereux pendant une grande partie du 19??me si??cle, conduisant ?? l'??laboration des diverses utilisations de l'??l??ment. Une telle utilisation de l'oxyde ??tait la coloration de la poterie et de verre pr??cit??e, mais ne est plus un secret.

Antoine Henri Becquerel d??couvrit la radioactivit?? en utilisant l'uranium en 1896. Becquerel a fait la d??couverte ?? Paris en laissant un ??chantillon d'un sel d'uranium, K ₂ UO ₂ (SO _{4) 2} (sulfate d'uranyle de potassium), au-dessus d'un non expos??e plaque photographique dans un tiroir et notant que la plaque ??tait devenu ??voil??e??. Il a d??termin?? que une forme de lumi??re ou de rayons ??mis par l'uranium invisible avait expos?? la plaque.

recherche sur la fission

Cubes et parall??l??pip??des d'uranium produites au cours du projet Manhattan

Une ??quipe dirig??e par Enrico Fermi en 1934 a constat?? que bombardant l'uranium avec des neutrons produit l'??mission de rayons b??ta ( ??lectrons ou positons des ??l??ments produits; voir particules b??ta). Les produits de fission ont d'abord pris pour de nouveaux ??l??ments de num??ros atomiques 93 et 94, dont le doyen de la Facult?? de Rome, Orso Mario Corbino, baptis?? ausonium et hesperium, respectivement. Les exp??riences menant ?? la d??couverte de la capacit?? de l'uranium ?? la fission (brisent) en ??l??ments plus l??gers et la lib??ration ??nergie de liaison ont ??t?? effectu??es par Otto Hahn et Fritz Strassmann dans le laboratoire de Hahn ?? Berlin. Lise Meitner et son neveu, le physicien Otto Frisch, publi?? l'explication physique en F??vrier 1939 et nomm?? le processus " de la fission nucl??aire ". Peu de temps apr??s, Fermi hypoth??se que la fission de l'uranium pourrait lib??rer suffisamment de neutrons pour maintenir une r??action de fission. Confirmation de cette hypoth??se est venu en 1939, et les travaux plus tard que, en moyenne, environ 2,5 neutrons sont lib??r??s par chaque fission des rares isotopes de l'uranium-235. D'autres travaux a constat?? que le beaucoup plus fr??quent de l'uranium-238 isotopes peut ??tre transmut?? en plutonium, qui, comme l'uranium-235, est ??galement fissiles par des neutrons thermiques. Ces d??couvertes ont conduit de nombreux pays ?? commencer ?? travailler sur le d??veloppement d'armes nucl??aires et l'??nergie nucl??aire .

Le 2 D??cembre 1942, dans le cadre de la Manhattan Project, une autre ??quipe dirig??e par Enrico Fermi ??tait en mesure de lancer la premi??re artificielle auto-entretenue r??action nucl??aire en cha??ne, Chicago Pile-1. Travailler dans un laboratoire ci-dessous les stands de Stagg terrain au Universit?? de Chicago, l'??quipe a cr???? les conditions n??cessaires ?? une telle r??action en empilant ensemble 400 tonnes courtes (360 tonnes m??triques) de graphite, 58 tonnes courtes (53 tonnes m??triques) de oxyde d'uranium, et de six tonnes courtes (5,5 tonnes) d'uranium m??tal.

Bombes

Le mushroom cloud plus Hiroshima apr??s le largage de la bombe atomique ?? base d'uranium surnomm?? ' Petit Gar??on '

Deux grands types de bombes atomiques ont ??t?? d??velopp??s par les ??tats-Unis pendant la Seconde Guerre mondiale : un dispositif ?? base d'uranium (nom de code " Little Boy ") dont la mati??re fissile ??tait hautement l'uranium enrichi, et un dispositif ?? base de plutonium (voir test de Trinity et " Fat Man ") dont le plutonium a ??t?? d??riv?? de l'uranium-238. Le dispositif ?? base d'uranium Little Boy est devenu la premi??re arme nucl??aire utilis??e dans la guerre quand il a explos?? sur la japonaise ville de Hiroshima le 6 Ao??t 1945. Exploding avec un rendement ??quivalent ?? 12 500 tonnes de TNT, l'explosion et onde thermique de la bombe a d??truit pr??s de 50 000 b??timents et tu?? environ 75 000 personnes (voir Bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki). Initialement, on croyait que l'uranium ??tait relativement rare, et que prolif??ration nucl??aire pourrait ??tre ??vit??e simplement en acheter tous les stocks d'uranium connus, mais ?? l'int??rieur d'une d??cennie de grands gisements de l'on d??couvrait dans de nombreux endroits ?? travers le monde.

R??acteurs

Quatre ampoules ??clair??es ?? l'??lectricit?? g??n??r??e ?? partir du premier r??acteur nucl??aire de production d'??lectricit?? artificielle, EBR-I (1951)

Le X-10 Graphite r??acteur ?? Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ?? Oak Ridge, Tennessee, anciennement connu sous le nom Pile Clinton et X-10 Pile, ??tait deuxi??me r??acteur nucl??aire artificiel au monde (apr??s Chicago la Pile d'Enrico Fermi) et a ??t?? le premier r??acteur con??u et construit pour un fonctionnement continu . Argonne National Laboratory de Experimental Breeder Reactor I, situ?? ?? la station d'essais r??acteur national de la Commission de l'??nergie atomique proximit?? Arco, Idaho est devenu le premier r??acteur nucl??aire pour produire de l'??lectricit?? le 20 D??cembre 1951. Initialement, quatre ampoules de 150 watts ont ??t?? allum??es par le r??acteur, mais des am??liorations par la suite lui a permis d'alimenter l'ensemble de l'installation (plus tard, la ville de Arco est devenu le premier dans le monde d'avoir toute sa ??lectricit?? proviennent de l'??nergie nucl??aire produite par BORAX-III, un autre r??acteur con??u et exploit?? par Argonne National Laboratory). Premi??re centrale nucl??aire ?? l'??chelle commerciale au monde, Obninsk dans l' Union sovi??tique , a commenc?? la production avec son AM-1 r??acteur le 27 Juin 1954. Autres plantes d??but de centrales nucl??aires ??taient Calder Hall en Angleterre qui a commenc?? la production le 17 Octobre 1956 et le Shippingport atomique Power Station dans Pennsylvanie qui a commenc?? le 26 mai 1958. L'??nergie nucl??aire a ??t?? utilis??e pour la premi??re fois pour la propulsion par un sous-marin , le USS Nautilus, en 1954.

Contamination et l'h??ritage de la guerre froide

Russes USA et l'URSS stocks d'armes nucl??aires, 1945-2005 /

Au-dessus du sol essais nucl??aires de l'Union sovi??tique et les Etats-Unis dans les ann??es 1950 et au d??but des ann??es 1960 et par France dans les ann??es 1970 et 1980 r??partis une quantit?? importante de retomb??es de la fille de l'uranium isotopes dans le monde entier. Retomb??es suppl??mentaires et la pollution se sont produits ?? partir de plusieurs accidents nucl??aires.

Les mineurs d'uranium ont une incidence plus ??lev??e de cancer . Un exc??s de risque de cancer du poumon chez Les mineurs d'uranium Navajo, par exemple, ont ??t?? document??es et li??es ?? leur profession. Le Loi sur les accidents du rayonnement d'exposition, une loi de 1990 aux Etats-Unis, requis $ 100,000 dans des ??paiements de compassion?? pour les mineurs d'uranium diagnostiqu??es avec un cancer ou d'autres maladies respiratoires.

Pendant la guerre froide entre l'Union sovi??tique et les Etats-Unis, d'??normes stocks d'uranium ont ??t?? amass??s et des dizaines de milliers d'armes nucl??aires ont ??t?? cr????es ?? l'aide de l'uranium enrichi et le plutonium fabriqu?? ?? partir de l'uranium. Depuis la ??clatement de l'Union sovi??tique en 1991, environ 600 tonnes courtes (540 tonnes m??triques) de hautement enrichi armes ann??e uranium (assez pour faire 40 000 ogives nucl??aires) ont ??t?? stock??s dans des installations souvent mal gard??s dans la F??d??ration de Russie et plusieurs autres ex- Etats sovi??tiques. La police de l'Asie , l'Europe et l'Am??rique du Sud sur au moins 16 reprises de 1993 ?? 2005 ont envois intercept??s de contrebande d'uranium bombe de qualit?? ou de plutonium, dont la plupart provenaient de sources ex-sovi??tiques. De 1993 ?? 2005, la Protection des Mat??riaux, Contr??le et Comptabilit?? programme, g??r?? par le gouvernement f??d??ral des ??tats-Unis, a d??pens?? environ US $ 550 millions pour aider ?? prot??ger les stocks d'uranium et de plutonium en Russie. Cet argent a ??t?? utilis?? pour des am??liorations de s??curit?? dans les installations de recherche et de stockage. Scientific American a rapport?? en F??vrier 2006, que dans une partie de la s??curit?? des installations est compos??e de grillages qui ??taient dans des ??tats graves de d??labrement. Selon une interview de l'article, une installation avait ??t?? stocker des ??chantillons de enrichi (qualit?? militaire) de l'uranium dans un placard ?? balais avant que le projet d'am??lioration; une autre piste avait ??t?? gardant de son stock d'ogives nucl??aires utilisant des cartes d'index conserv?? dans une bo??te ?? chaussures.

Occurrence

Biotique et abiotique

Uraninite, aussi connu comme la pechblende, le minerai est extrait plus courante pour extraire l'uranium.

L'uranium est un ??l??ment qui peut ??tre trouv?? dans de faibles niveaux dans toutes les roches, le sol et l'eau naturelle. L'uranium est l'??l??ment 51e dans l'ordre de abondance dans la cro??te terrestre. L'uranium est aussi l'??l??ment num??ro le plus ??lev?? se trouve naturellement en quantit??s importantes sur Terre et. En plus de tous les ??l??ments ayant poids atomique sup??rieur ?? celui du fer , ce ne est que naturellement form??s dans supernovae . La d??sint??gration de l'uranium, le thorium , et potassium 40 dans la Terre manteau est pens?? pour ??tre la principale source de chaleur qui maintient le liquide et durs de noyau externe la convection du manteau, ce qui entra??ne ?? son tour la tectonique des plaques .

Concentration moyenne de l'uranium dans la Terre de la cro??te est (selon la r??f??rence) 2-4 parties par million, soit environ 40 fois plus abondant que l'argent . La cro??te de la Terre de la surface ?? 25 km (15 mi) vers le bas est calcul??e pour contenir 10 ¹⁷ kg (2 x 10 ^{?? 17)} d'uranium alors que les oc??ans peuvent contenir 10 ¹³ kg (2 x 10 ^{?? 13).} La concentration de l'uranium dans le sol varie de 0,7 ?? 11 parties par million (jusqu'?? 15 parties par million dans le sol des terres agricoles due ?? l'utilisation de phosphate engrais ), et sa concentration dans l'eau de mer est de 3 parties par milliard.

L'uranium est plus abondant que l'antimoine , l'??tain , le cadmium , le mercure , ou de l'argent, et il est ?? peu pr??s aussi abondante que l'arsenic ou le molybd??ne . Uranium se trouve dans des centaines de min??raux, y compris uraninite (l'uranium la plus commune le minerai), carnotite, autunite, uranophane, torbernite, et coffinite. Des concentrations significatives d'uranium se produisent dans certaines substances telles que phosphate d??p??ts de roches et de min??raux tels que lignite, et sables de monazite dans les minerais riches en uranium (il est r??cup??r?? commercialement ?? partir de sources avec aussi peu que 0,1% d'uranium).

Esp??ces Citrobacter peuvent avoir des concentrations d'uranium dans leur corps 300 fois plus ??lev?? que dans le milieu environnant.

Des bact??ries telles que S. putrefaciens et G. metallireducens ont ??t?? montr??s pour r??duire U (VI) en U (IV).

Certains organismes, tels que la involuta lichen ou Trapelia des microorganismes tels que la bact??rie Citrobacter, peut absorber des concentrations d'uranium qui sont jusqu'?? 300 fois plus ??lev??s que dans leur environnement. Esp??ces Citrobacter absorbent uranyle ions lorsqu'il est administr?? le phosphate de glyc??rol (ou d'autres phosphates organiques similaires). Apr??s un jour, un gramme de bact??ries peut se incruster ?? neuf grammes de cristaux de phosphate d'uranyle; ce qui cr??e la possibilit?? que ces micro-organismes peuvent ??tre utilis??s dans biorestauration ?? d??contaminer l'eau de l'uranium-pollu??.

Dans la nature, de l'uranium (VI) forme des complexes de carbonate hautement soluble ?? un pH alcalin. Cela conduit ?? une augmentation de la mobilit?? et de la disponibilit?? de l'uranium dans les eaux souterraines et des sols par les d??chets nucl??aires qui conduit ?? des risques sanitaires. Cependant, il est difficile de pr??cipiter l'uranium sous forme de phosphate en pr??sence d'un exc??s de carbonate ?? un pH alcalin. Un sp Sphingomonas. souche BSAR-1 a ??t?? trouv?? pour exprimer une forte activit?? de la phosphatase alcaline (Phok) qui a ??t?? appliqu??e pour bioprecipitation de l'uranium comme des esp??ces de phosphate d'uranyle de solutions alcalines. La capacit?? de pr??cipitation a ??t?? renforc??e par la surexpression de la prot??ine dans E. Phok coli.

Plantes absorbent une partie de l'uranium ?? partir du sol. Concentrations de poids sec de l'uranium dans les usines aller de 5 ?? 60 parties par milliard, et les cendres de bois br??l?? peuvent avoir des concentrations allant jusqu'?? 4 parties par million. Concentrations de poids sec de l'uranium dans l'alimentation des plantes sont g??n??ralement inf??rieurs avec une ?? deux microgrammes par jour ing??r??es par la nourriture que les gens mangent.

La production et l'exploitation mini??re

La production mondiale d'uranium (mines) et la demande

Yellowcake est un m??lange concentr?? d'oxydes d'uranium qui est affin??e pour extraire l'uranium pur.

La production mondiale d'uranium en 2010 se ??levait ?? 53 663 tonnes, dont 17 803 t (33,2%) ont ??t?? extraits au Kazakhstan . Autres pays d'extraction d'uranium importantes sont le Canada (9,783 t), l'Australie (5900 t), la Namibie (4496 t), Niger (4198 t) et la Russie (3562 t).

Le minerai d'uranium est extrait de plusieurs fa??ons: par ?? ciel ouvert, souterraine, lixiviation in situ, et mini??re forage (voir l'exploitation mini??re de l'uranium). Minerai d'uranium ?? faible teneur extrait contient g??n??ralement de 0,01 ?? 0,25% d'oxydes d'uranium. De vastes mesures doivent ??tre utilis??s pour extraire le m??tal ?? partir de son minerai. Minerais ?? haute teneur trouvent dans D??p??ts bassin de l'Athabasca dans Saskatchewan, Canada peut contenir jusqu'?? 23% d'oxydes d'uranium en moyenne. Le minerai d'uranium est ??cras?? et rendu en une poudre fine, puis lessiv?? avec soit un acide ou alcalin. Le lixiviat est soumis ?? une ou plusieurs s??quences de pr??cipitation, extraction par solvant et l'??change d'ions. Le m??lange r??sultant, appel?? yellowcake, contient au moins 75% d'oxydes d'uranium U ₃ O _8. Yellowcake est alors calcin?? pour ??liminer les impuret??s provenant du proc??d?? de fraisage avant le raffinage et la conversion.

L'uranium de qualit?? commerciale peut ??tre produit par la r??duction de l'uranium avec des halog??nures alcalins ou m??taux alcalino-terreux . L'uranium m??tal peut ??galement ??tre pr??par?? par ??lectrolyse de ₅ ou KUF UF _4, dissous dans de fusion du chlorure de calcium (Ca Cl ₂₎ et chlorure de sodium ( Na Cl) en solution. Uranium tr??s pur est produit par la la d??composition thermique des halog??nures d'uranium sur un filament chaud.

Alimentation

L'uranium mensuel prix au comptant en dollars US par livre. Le 2007 pic de prix est clairement visible.

En 2005, dix-sept pays ont produit des oxydes d'uranium concentr??, le Canada (27,9% de la production mondiale) et l'Australie (22,8%) ??tant les plus grands producteurs et Kazakhstan (10,5%), la Russie (8,0%), la Namibie (7,5%), le Niger ( 7,4%), l'Ouzb??kistan (5,5%), le Royaume-Unis (2,5%), l'Argentine (2,1%), l'Ukraine (1,9%) et la Chine (1,7%) produisant ??galement des quantit??s significatives. Kazakhstan continue ?? augmenter la production et peut-??tre devenir le plus grand producteur mondial d'uranium d'ici 2009 avec une production pr??vue de 12 826 tonnes, par rapport au Canada avec 11 100 t et en Australie avec 9430 t. L'uranium ultime disponibles est consid??r??e comme suffisante pour au moins les prochaines 85 ann??es, bien que certaines ??tudes indiquent un sous-investissement dans la fin du XXe si??cle peut produire des probl??mes d'approvisionnement dans le 21e si??cle. d??p??ts d'uranium semblent ??tre log-normale distribu??. Il ya une augmentation de 300 fois dans la quantit?? d'uranium r??cup??rable pour chaque diminuer par dix la teneur du minerai. En d'autres termes, il ya peu de minerai ?? haute teneur et proportionnellement beaucoup plus faible teneur du minerai disponible.

Compos??s

??tats d'oxydation et d'oxydes

Oxydes

Triuranium octaoxide (?? gauche) et dioxyde d'uranium (?? droite) sont les deux oxydes d'uranium plus courantes.

G??teau jaune d'uranium produit calcin?? comme dans de nombreuses grandes usines contient une distribution des esp??ces d'oxydation de l'uranium sous diverses formes allant de plus oxyd?? en moins oxyd??e. Particules avec de courts temps de s??jour dans un four de calcination seront g??n??ralement moins oxyd??e que ceux avec des temps de r??tention de longues ou de particules r??cup??r?? dans le laveur de pile. teneur en uranium est g??n??ralement r??f??renc?? ?? U ₃ O _8, qui date de l'??poque de la Projet Manhattan lorsque U ₃ O ₈ a ??t?? utilis?? comme une norme de reporting de la chimie analytique.

des relations de phase dans le syst??me uranium-oxyg??ne sont complexes. Les ??tats d'oxydation les plus importants de l'uranium sont l'uranium (IV) et l'uranium (VI), et leurs deux correspondant oxydes sont, respectivement, dioxyde d'uranium (UO ₂₎ et du trioxyde d'uranium (UO _3). Autre oxydes d'uranium comme le monoxyde d'uranium (UO), pentoxyde diuranium (U ₂ O _5), et du peroxyde d'uranium (UO ₄ ?? 2H ₂ O) existent ??galement.

Les formes les plus courantes d'oxyde d'uranium sont triuranium octaoxide (U ₃ O ₈₎ et UO _2. Les deux formes d'oxyde sont des solides qui ont une faible solubilit?? dans l'eau et qui sont relativement stables dans une large gamme de conditions environnementales. Triuranium octaoxide est (selon les conditions), le compos?? le plus stable de l'uranium et est la forme la plus couramment trouv??s dans la nature. Le dioxyde d'uranium est la forme sous laquelle l'uranium est le plus souvent utilis?? comme combustible de r??acteur nucl??aire. Aux temp??ratures ambiantes, UO ₂ va progressivement pour convertir U ₃ O _8. En raison de leur stabilit??, oxydes d'uranium sont g??n??ralement consid??r??s comme la forme chimique pr??f??r??e pour le stockage ou l'??limination.

La chimie aqueuse

Uranium dans ses ??tats d'oxydation III, IV, V, VI

Sels de nombreux ??tats d'oxydation de l'uranium sont l'eau solubles et peuvent ??tre ??tudi??s dans des solutions aqueuses. Les formes les plus courantes sont ioniques U ³⁺ (brun-rouge), U ⁴⁺ (vert), UO +
2 (instable) et UO 2+
2 (jaune), U (III), U (IV), U (V), et U (VI), respectivement. Quelques solides compos??s et semi-m??talliques tels que UO et US existent pour le formel ??tat d'oxydation de l'uranium (II), mais pas d'ions simples sont connus pour exister en solution pour cet ??tat. Ions de l'uranium U ³⁺ lib??rent de l'hydrog??ne ?? partir de l'eau et sont donc consid??r??s comme tr??s instable. L'UO 2+
2 ions repr??sente l'uranium (VI) l'??tat et est connu pour former des compos??s tels que carbonate d'uranyle, chlorure d'uranyle et uranyle sulfate. UO 2+
2 aussi des formes complexes avec divers organique agents ch??lateurs, les plus couramment rencontr??s qui est ac??tate d'uranyle.

Contrairement aux sels d'uranyle d'uranium et de formes cationiques d'ions polyatomiques oxyde d'uranium, le uranates, les sels contenant un anion polyatomique oxyde d'uranium, ne sont g??n??ralement pas solubles dans l'eau.

Carbonates

Les interactions des anions carbonate avec de l'uranium (VI) provoquent la Pourbaix diagramme de changer considérablement lorsque le milieu est changé à partir de l'eau à une solution de carbonate contenant. Alors que la grande majorité des carbonates insolubles dans l'eau (les étudiants sont souvent enseigné que tous les carbonates autres que ceux des métaux alcalins sont insolubles dans l'eau), les carbonates d'uranium sont souvent solubles dans l'eau. En effet, un U (VI) cation est capable de se lier à deux oxydes de terminaux et trois ou plusieurs carbonates pour former des complexes anioniques.

Diagrammes de Pourbaix

L'uranium dans un milieu aqueux non-complexants (par exempleperchlorique / hydroxyde de sodium de l'acide).	Uranium en solution de carbonate	Les concentrations relatives des différentes formes chimiques de l'uranium dans un milieu aqueux non-complexants (par exempleperchlorique / hydroxyde de sodium de l'acide).	Les concentrations relatives des différentes formes chimiques de l'uranium dans une solution aqueuse de carbonate.

Effets de pH

Les diagrammes de la fraction de l'uranium, en présence de carbonate illustrent la présente en outre: lorsque le pH d'une uranium (VI) solution augmente, l'uranium est converti en un hydroxyde d'oxyde d'uranium hydraté et à des pH élevés, il devient un complexe d'hydroxyde anionique.

Quand on ajoute du carbonate, de l'uranium est converti en une série de complexes de carbonate si le pH est augmenté. Un effet de ces réactions est augmenté la solubilité de l'uranium dans la gamme de pH de 6 à 8, ce qui a une incidence directe sur la stabilité de combustibles nucléaires de dioxyde d'uranium passé à long terme.

Des hydrures, des carbures et des nitrures

L'uranium m??tal chauff?? ?? 250 ?? 300 ?? C (482 ?? 572 ° F) réagit avec l' hydrogène pour former de l'hydrure d'uranium. Même des températures plus élevées seront réversible éliminer l'hydrogène. Cette propriété rend les hydrures d'uranium matériaux de départ commodes pour créer poudre d'uranium réactive avec différents uranium carbure, nitrure, et composés halogénures. Deux modifications cristallines de l'hydrure d'uranium existent: une forme de ?? qui est obtenu à des températures basses et une forme de ?? qui est créé lorsque la température de formation est au-dessus de 250 ° C.

carbures d'uranium et nitrures d'uranium sont tous deux relativement inertes composés semi-métalliques, qui sont peu solubles dans les acides , réagissent avec l'eau, et peut enflammer dans l'air pour former U ₃ O ₈ . Carbures d'uranium comprennent monocarbure d'uranium (U C ), dicarbure d'uranium ( UC ₂ ), et diuranium tricarbide ( U ₂ C ₃ ). Les deux UC et l'UC ₂ sont formés par addition de carbone à l'uranium fondu ou en exposant le métal de l'oxyde de carbone à des températures élevées. Stable au-dessous de 1800 ° C, U ₂ C ₃ est préparé en soumettant un mélange chauffé de l'UC et l'UC ₂ à des contraintes mécaniques. nitrures d'uranium obtenues par exposition directe du métal à l'azote comprennent mononitrure d'uranium (ONU), dinitride d'uranium ( de l'ONU ₂ ), et diuranium trinitride ( U ₂ N ₃ ).

Halog??nures

L'hexafluorure d'uranium est la matière première utilisée pour séparer l'uranium 235 de l'uranium naturel.

Les fluorures d'uranium sont créés en utilisant le tétrafluorure d'uranium ( UF ₄ ); UF ₄ lui-même est préparé par hydrofluoration de dioxyde d'uranium. Réduction des UF ₄ avec de l'hydrogène à 1000 ° C produit trifluorure d'uranium ( UF ₃ ). Dans de bonnes conditions de température et de pression, la réaction du solide UF ₄ gazeux avec l'hexafluorure d'uranium ( UF ₆ ) peut former les fluorures intermédiaires de U ₂ F ₉ , U ₄ F ₁₇ et UF ₅ .

A des températures ambiantes, UF ₆ a une haute pression de vapeur, ce qui est utile dans le procédé de diffusion gazeuse pour séparer le rare uranium 235 de l'uranium-238 commun. Ce composé peut être préparé à partir de dioxyde d'uranium et de l'hydrure d'uranium par le procédé suivant:

UO₂+ 4 HF ???UF₄+ 2H₂O(500 ° C, endothermique)

UF₄+F₂???UF₆(350 ° C, endothermique)

La résultanteUF₆, un solide blanc, est hautementréactif(par fluoration), facilementse sublime (émettant une vapeur qui se comporte à peu près comme ungaz idéal), et est le composé le plus volatil de l'uranium connus pour exister.

Un procédé de préparation de tétrachlorure d'uranium ( UCl ₄ ) est de combiner directement chlore soit avec l'uranium métal ou de l'hydrure d'uranium. La réduction de UCl ₄ hydrogène produit par le trichlorure d'uranium ( UCl ₃ ), tandis que les chlorures supérieurs de l'uranium sont préparés par réaction avec du chlore supplémentaire. Tous les chlorures d'uranium réagissent avec l'eau et l'air.

Les bromures et les iodures d'uranium sont formés par réaction directe de, respectivement, le brome et l'iode avec de l'uranium ou en ajoutant UH ₃ aux acides de ceux élément. Des exemples connus comprennent: UBr ₃ , UBr ₄ , l'interface utilisateur ₃ et l'interface utilisateur ₄ . oxyhalogénures d'uranium sont solubles dans l'eau et comprennent UO ₂ F ₂ , UOCl ₂ , UO ₂ Cl ₂ , et UO ₂ Br ₂ . Stabilité des oxyhalogénures diminuer à mesure que le poids atomique de l'halogénure composants augmente.

Isotopes

Concentrations naturelles

L'uranium naturel se compose de trois principaux isotopes : l'uranium-238 (99,28% de l'abondance naturelle), l'uranium 235 (0,71%), et de l'uranium-234 (0,0054%). Tous les trois sont radioactif, émettant des particules alpha, à l'exception que tous les trois de ces isotopes ont de petites probabilités de subir une fission spontanée, plutôt que ??mission alpha.

L'uranium 238 est l'isotope le plus stable de l'uranium, avec une demi-vie d'environ 4.468 × 10 ⁹ ans, à peu près la ??ge de la Terre. Uranium-235 a une demi-vie d'environ 7,13 × 10 ⁸ ans, et l'uranium 234 a une demi-vie de environ 2,48 × 10 ⁵ ans. Pour l'uranium naturel, environ 49% de ses rayons alpha sont émis par chacun des ²³⁸ atome U, et également 49% en ²³⁴ U (puisque celle-ci est formée à partir de la première) et environ 2,0% d'entre eux par le ²³⁵ U. Quand la Terre était jeune, probablement environ un cinquième de son uranium était l'uranium-235, mais le pourcentage de ²³⁴ U était probablement beaucoup plus bas que cela.

L'uranium 238 est généralement un émetteur ?? (parfois, il subit une fission spontanée), en décomposition à travers la"série de l'uranium" de désintégration nucléaire, qui compte 18 membres, qui tous finissent par se décomposer enplomb-206, par une variété de différentes voies de désintégration .

Le série de désintégration de ²³⁵ U, qui est appelée la série de l'actinium compte 15 membres, qui tous finissent par se décomposer en plomb-207. Les taux de change constants de pourriture dans ces séries de désintégration rend la comparaison des ratios de parent à des éléments de fille utile datation radiom??trique.

Uranium-234 est un membre de la"série de l'uranium", et il se désintègre en plomb-206 à travers une série d'isotopes relativement de courte durée.

L'uranium-233 est composé de thorium-232 par bombardement neutronique, le plus souvent dans un réacteur nucléaire, et ²³³ U est également fissile. Sa série de décroissance se termine avec le thallium -205.

L'uranium 235 est important pour les deuxréacteurs nucléaires et lesarmes nucléaires, car il est le seul isotope de l'uranium existant dans la nature sur Terre en toute quantité significative qui est fissiles.Cela signifie qu'il peut être divisé en deux ou trois fragments (produits de fission) par des neutrons thermiques.

L'uranium 238 est fissile pas, mais est un isotope fertile, car après activation neutronique il peut produire du plutonium-239, un autre isotope fissile. En effet, le ²³⁸ noyau U peut absorber une neutrons pour produire l'isotope radioactif de l'uranium-239. ²³⁹ U se désintègre par émission bêta de neptunium -239, également un bêta-émetteur, qui se désintègre à son tour, au bout de quelques jours en plutonium-239. ²³⁹ Pu a été utilisé comme matière fissile dans la première bombe atomique a explosé dans le " test de Trinity ", le 15 Juillet 1945 à Nouveau Mexique.

Enrichissement

Cascades decentrifugeuses à gaz sont utilisés pour enrichir le minerai d'uranium de concentrer ses isotopes fissiles.

Dans la nature, l'uranium se trouve que l'uranium-238 (99.2742%) et de l'uranium-235 (0.7204%). Isotope concentrés de séparation (enrichit) l'fissile de l'uranium-235 pour les armes nucléaires et la plupart des centrales nucléaires, à l'exception des réacteurs à caloporteur gaz et sous pression réacteurs à eau lourde. La plupart des neutrons libérés par un atome de fission de l'uranium-235 doivent impact sur ??????d'autres atomes d'uranium 235. pour soutenir la r??action nucl??aire en cha??ne. quantité et la concentration de l'uranium-235 nécessaire pour atteindre cet objectif est une « masse critique ».

Pour être considéré comme «enrichi», la fraction de l'uranium-235 doit être comprise entre 3% et 5%. Ce processus produit d'énormes quantités d'uranium appauvri qui est de l'uranium-235 et avec une fraction accrue en conséquence de l'uranium-238, appelé uranium appauvri ou «DU». Pour être considéré comme «appauvri», la concentration en uranium 235 ne doit pas être supérieure à 0,3%. Le prix de l'uranium a augmenté depuis 2001, de sorte que les résidus d'enrichissement contenant plus de 0,35% d'uranium-235 sont à l'étude pour ré-enrichissement, de conduire le prix de l'hexafluorure d'uranium appauvri-dessus de 130 $ le kilogramme en Juillet 2007 à partir de $ 5 en 2001.

Le processus de centrifugeuses à gaz, où gazeux hexafluorure d'uranium ( UF ₆ ) est séparé par la différence de poids moléculaire entre ²³⁵ UF ₆ et ²³⁸ UF ₆ utilisant à grande vitesse centrifugeuses, est le processus d'enrichissement moins cher et le leader. Le procédé de diffusion gazeuse avait été la principale méthode d'enrichissement et a été utilisée dans le Projet Manhattan. cours de ce processus, l'hexafluorure d'uranium est à plusieurs reprises diffusé à travers un argent - zinc membrane, et les différents isotopes de l'uranium sont séparés par des taux de diffusion (depuis l'uranium 238 est plus lourd qu'il diffuse légèrement plus lent que l'uranium-235). Le laser moléculaire méthode de séparation des isotopes emploie un laser faisceau d'énergie précise de rompre le lien entre l'uranium-235 et de fluor. Cela laisse uranium-238 lié à du fluor et permet à l'uranium 235 métal à précipiter de la solution. Une méthode laser subsidiaire de l'enrichissement est connu comme vapeur atomique séparation isotopique par laser (SILVA) et emploie visibles lasers accordables comme lasers ?? colorant. autre méthode utilisée est la diffusion thermique liquide.

L'exposition humaine

Une personne peut être exposée à l'uranium (ou de ses descendants radioactifs tels que le radon ) par l'inhalation de poussières dans l'air ou par l'ingestion d'eau et les aliments contaminés. La quantité d'uranium dans l'air est généralement très faible; Toutefois, les personnes qui travaillent dans les usines qui traitent phosphate engrais , vivent à proximité des installations du gouvernement qui ont fait ou testé des armes nucléaires, vivre ou travailler à proximité d'un champ de bataille moderne, où l'uranium appauvri armes ont été utilisées, ou de vivre ou de travailler à proximité d'un charbon centrale -fired, installations qui exploitent ou minerai processus de l'uranium, ou enrichir de l'uranium pour le combustible du réacteur, peuvent avoir augmenté l'exposition à l'uranium. Maisons ou des structures qui sont plus de gisements d'uranium (naturel ou dépôts de scories homme) peut avoir une incidence accrue de l'exposition au radon.

La plupart de l'uranium ingéré est excrété pendant la digestion. Seulement 0,5% est absorbée lorsque les formes insolubles de l'uranium, tels que son oxyde, sont ingérés, alors que l'absorption de la plus soluble ion uranyle peut aller jusqu'à 5%. Cependant, les composés solubles d'uranium ont tendance à passer rapidement à travers le corps tandis que les composés d'uranium insolubles, surtout quand inhalé par voie de poussière dans les poumons, pose un risque d'exposition plus grave. Après être entré dans la circulation sanguine, l'uranium absorbé tendance à la bioaccumulation et de rester pendant de nombreuses années dans le tissu osseux en raison de l'affinité de l'uranium des phosphates. L'uranium est pas absorbé par la peau, et des particules alpha libérées par l'uranium ne peut pas pénétrer dans la peau.

L'uranium incorporé devient ions uranyle, qui accumulent dans les os, le foie, les reins et les tissus reproducteurs. L'uranium peut être décontaminé les surfaces en acier et aquif??res.

Effets et précautions

Le fonctionnement normal du rein , cerveau , foie, coeur , et d'autres systèmes peuvent être affectés par l'exposition de l'uranium, parce que, en plus d'être faiblement radioactif, l'uranium est un métal toxique. L'uranium est aussi toxique pour la reproduction. Effets radiologiques sont généralement locale parce que le rayonnement alpha, la principale forme de ²³⁸ U décroissance, a une portée très courte, et ne seront pas pénétrer la peau. uranyle ( UO +
2 ) des ions, tels que du trioxyde d'uranium ou de nitrate d'uranyle et d'autres composés d'uranium hexavalent, ont été montré pour causer des malformations congénitales et des lésions du système immunitaire chez les animaux de laboratoire. Alors que la CDC a publié une étude qu'aucun humain cancer a été considérée comme un résultat de l'exposition à l'uranium naturel ou appauvri, l'exposition à l'uranium et ses produits de désintégration, en particulier le radon , sont largement connus et les menaces pour la santé. L'exposition au strontium-90, l'iode-131, et d'autres produits de fission est sans rapport avec l'exposition de l'uranium, mais peut résulter de procédures médicales ou l'exposition à combustible de réacteur passé ou les retombées d'armes nucléaires. Bien que l'exposition par inhalation accidentelle à une concentration élevée de l'hexafluorure d'uranium a entraîné des décès humains, ces décès ont été associés à la production de l'acide fluorhydrique et hautement toxiques de fluorure d'uranyle plutôt que l'uranium lui-même. Uranium métal finement divisée présente un risque d'incendie en raison de l'uranium est pyrophore; petits grains vont enflammer spontanément dans l'air à température ambiante.

Uranium métal est généralement traitée avec des gants par mesure de précaution suffisante. Concentré d'uranium est manipulé et contenu de manière à assurer que les gens ne pas inhaler ou ingèrent.