Сырьевые источники урана

Области применения

Торий. Потенциальный потребитель тория - ядерная энергетика. Под действием тепловых нейтронов природный торий (изотоп 232) превращается в способный к делению изотоп 233. Однако в настоящее время потребление тория в этой области ограничено, вследствие достаточных ресурсов урана.

Следует отметить и другие области применения тория. Так, торий и его соединения используют для легирования сплавов на железной, никелевой, кобальтовой, медной, магниевой и алюминиевой основе. Особое значение приобрели сплавы магния с добавками 1,5 - 2,5 % тория в реактивной авиации и ракетной технике. Благодаря высоким эмиссионным свойствам применяют торий в составе электродного материала в газоразрядных лампах, а также в виде ториево-оксидных катодов в производстве магнетронов. Присадки Th0₂ вводят в вольфрам для регулирования рекристаллизации вольфрамовой проволоки; Th0₂ используют в качестве огнеупора. Металлический торий, Th0₂ и другие соединения тория применяют в химической промышленности в составе катализаторов в органическом синтезе.

Уран. Уран служит основным горючим в ядерных реакторах. Два изотопа ²³⁵U и ²³³U способны к цепной реакции деления на медленных нейтронах. Первый из них — содержится в природном уране, поэтому его называют первичным ядерным горючим.

Второй делящийся изотоп — ²³³U получается при облучении тория тепловыми нейтронами.

Третий элемент, способный к делению — плутоний (₉₄Рu) получается в ядерном реакторе в результате поглощения части нейтронов (образующихся при делении ²³⁵U) основным изотопом урана ²³⁸U с последующими двумя В-превращениями.

В процессе деления изотопов ²³⁵U, ²³³U и ²³⁹Pu освобождается громадная энергия. Так, теплотворная способность примерно в 5-10⁷ раза больше теплотворной способности каменного угля.

В ядерных реакторах уран (чистый или легированный некоторыми металлами) применяют в виде блоков, заключенных в защитную оболочку из алюминия или из других металлов (например, циркония).

В энергетических реакторах иногда используют уран, обогащенный изотопом ²³⁵U. В некоторых типах реакторов применяют горючее в форме твердых соединений (например, U0₂), а также водных растворов соединений урана или жидкого сплава урана с другими металлами.

Среднее содержание урана в земной коре 3·10^-4 % (по массе). Урановые минералы встречаются на всех стадиях эндогенного (первичного) минералообразования: магматической, пегматитовой и гидротермальной. Кроме того, уран встречается преимущественно в высшей степени окисления, в экзогенных и метаморфогенных месторождениях. Известно около 200 минералов урана. Они представлены соединениями четырехвалентного урана (преимущественно оксидами) и шестивалентного урана (соли уранила).

К важнейшим минералам группы оксидов относятся уранит U0₂ и настуран (или урановая смолка) U₃O₈. По современным воззрениям они представляют одну минеральную фазу переменного состава UO_x, где х изменяется от 2 до 2,6.

Содержание урана в уранините колеблется от 46,5 до 88,2 %. Обычно присутствуют также 0,1 - 3 % и более Th0₂, 1 - 2 % и более лантаноидов, а также продукты радиоактивного распада урана.

К другим минералам группы оксидов относятся:

браннерит — титано-силикат (U,Са,Fe²⁺,Th)₃(Ti,Si)₅0₁₆;

давидит — (Fe²⁺,Се,U)(Ti⁴⁺,Fe³⁺,U³⁺,Cr³⁺)₃(0,OH)₇ минерал сложного состава;

К группе экзогенных минералов, образующихся на земной поверхности, относятся:

карнотит - уранилванадат калия K₂(U0₂)₂(V0₄)₂·nН₂0;

тюямунит - уранилванадат кальция Ca(U0₂)₂(V0₄)₂·nН₂0;

отенит - Ca(U0₂)₂(P0₄)₂(P0₄)₂nH₂0;

торбернит - Cu(U0₂)₂(P0₄)₂nH₂0.

Среди эндогенных месторождений наибольшее значение имеют гидротермальные, в которых уран представлен в основном настураном и браннеритом.

Экзогенные месторождения также являются важным промышленным источником урана. Во многих из них уран тесно ассоциируется с органическими соединениями (битумы, угли), молибденом, ванадием, селеном. Кроме того, уран легко задерживается всеми фосфатными образованиями (фосфориты, костные остатки рыб и др.).

Наиболее крупные месторождения урана в капиталистических и развивающихся странах расположены в Канаде, США, ЮАР, Австралии, Намибии, Нигере, Франции, Испании, Португалии. Запасы урана в месторождениях оцениваются примерно в 5 — 6 млн.т. Мировое производство (в пересчете на ме­талл) в 1984 - 1985 г.г. находилось на уровне 35 -39 тыс.т.

Дата добавления: 2014-01-11