Uranoxid ist eine Form von elementarem Uran, einem radioaktiven Mineral, das in der Natur vorkommt. Es erscheint als Oxid als Folge der Sauerstoffexposition des Minerals, oft in der Luft, manchmal aber auch als Ergebnis chemischer Manipulation in einem Labor. In seiner Oxidform ist es ein grobes Pulver mit einer kristallinen Struktur und es ist oft schwarz, grau oder gelblich-braun; Vieles hängt von der Beschaffenheit des Bodens ab, in dem es abgebaut wurde, und anderen Umweltfaktoren. Es wird manchmal auch Uraninit genannt und gilt offiziell als „Erz“ des elementaren Urans. Es ist die Hauptquelle für die kommerzielle Gewinnung von Uran, das eine Reihe von Verwendungen als Brennstoff und auch als Sprengstoff hat. Es wird normalerweise aus hydrothermalen Ganglagerstätten und Sedimentgesteinen wie Sandstein abgebaut und kann auch als Nebenprodukt des Gold- und Silberbergbaus gewonnen werden.
Grundeigenschaften
Uran ist ein metallisches chemisches Element, das schwach radioaktiv ist und das höchste Atomgewicht aller natürlich vorkommenden Elemente hat. Es ist etwa 70 % dichter als Blei, hat aber im Vergleich zu Gold eine geringere Dichte. Uran hat eine breite Palette von militärischen und zivilen Anwendungen, vor allem in der Nukleartechnologie aufgrund seiner Fähigkeit, eine anhaltende nukleare Kettenreaktion zu erzeugen.
Verarbeitung und Oxidation
In der ersten Verarbeitungsstufe wird das Uranerz gemahlen und mit Wasser versetzt, bis es die Konsistenz von Schlamm erreicht. Eisensulfat wird verwendet, um das Uranerz zu oxidieren, das in Schwefelsäure gelöst wird. Diese uranreiche Flüssigkeit wird abgetrennt und mit speziellen Harzkügelchen in Kontakt gebracht, die die Uranionen absorbieren. Eine Säurewäsche wird verwendet, um das Element von den Perlen zu entfernen, wodurch eine Lösung entsteht, die sehr konzentriert ist.
Ein organisches Lösungsmittel wird mit der Uranlösung kombiniert, die dann mit Ammoniumsulfat vermischt wird. Dies führt zur Ausfällung einer Substanz, die als Ammoniumdiuranat bekannt ist, im Wesentlichen eine Mischung aus Oxidlösung und Ammoniak. Anschließend wird das Ammoniumdiuranat eingedickt und mit rotierenden Filtern als gelbe Paste aus der Lösung entfernt. Diese Paste wird dann geröstet, um alle Spuren von Ammoniak zu entfernen, wobei Uranoxid zurückbleibt.
Angereicherte Kraftstoffproduktion
Die Verbindung kann zu angereichertem Brennstoff weiterverarbeitet werden, der in den Metallbrennstäben eingeschlossen ist, die in Kernreaktoren eingebaut werden, um die für die Stromerzeugung erforderliche Wärme und Dampf zu erzeugen. Ein Nebenprodukt dieses Anreicherungsprozesses ist abgereichertes Uranoxid, das nicht mehr radioaktiv ist. Aufgrund seiner hohen Dichte kann es nach dem Erschöpfen in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen große Massen auf kleinem Raum Platz finden müssen, wie z. Abgereicherte Oxide können auch als Farbmittel in der Glas- und Keramikindustrie verwendet werden.
Explosive Eigenschaften
Rohes Uranoxid ist sowohl hochexplosiv als auch radioaktiv, was es traditionell als Bestandteil bestimmter Bomben und anderer Sprengkörper nützlich gemacht hat. Es ist nicht immer stabil und muss in der Regel mit großer Sorgfalt gehandhabt werden, was es weniger attraktiv machen kann als Alternativen, von denen viele heute leichter verfügbar sind. Während des Zweiten Weltkriegs sollen Nazi-Truppen das Gelände gelagert haben, anscheinend für den Einsatz in Atombomben, und es wird angenommen, dass sie während dieser Zeit große Mengen des Pulvers an ihre Verbündeten geliefert haben.
Strahlen- und Gesundheitsrisiken
Eine ausgedehnte Exposition gegenüber radioaktivem Material birgt gewisse Gesundheitsrisiken, und Uran und seine Erze bilden da keine Ausnahme. Das Einatmen von Staubpartikeln und das Essen von Nahrungsmitteln, die mit dem Oxid in Kontakt gekommen sind, können eine Reihe von Problemen verursachen, von denen die unmittelbarsten Atembeschwerden einschließlich Lungenkollaps und Organversagen sind. Wissenschaftler und Forscher, die regelmäßig mit der Substanz arbeiten, werden normalerweise auch dazu angehalten, Schutzkleidung und -ausrüstung zu tragen, um einen längeren Kontakt mit den radioaktiven Wellen der Chemikalie zu vermeiden. Die Nebenwirkungen der Exposition treten normalerweise nicht unmittelbar auf, können jedoch die Entwicklung fortgeschrittener Gesundheitsprobleme einschließlich verschiedener Krebsarten umfassen.