Metales de uranio. ¿Por qué son peligrosos el uranio y sus compuestos? Aplicaciones y tipos de isótopos de uranio.

¿De dónde vino el uranio? Lo más probable es que aparezca durante las explosiones de supernovas. El hecho es que para la nucleosíntesis de elementos más pesados ​​​​que el hierro, debe existir un poderoso flujo de neutrones, que ocurre precisamente durante la explosión de una supernova. Parecería que entonces, durante la condensación de la nube de nuevos sistemas estelares formados por ella, el uranio, habiéndose acumulado en una nube protoplanetaria y siendo muy pesado, debería hundirse en las profundidades de los planetas. Pero eso no es cierto. El uranio es un elemento radiactivo y cuando se desintegra libera calor. Los cálculos muestran que si el uranio se distribuyera uniformemente por todo el espesor del planeta, al menos con la misma concentración que en la superficie, emitiría demasiado calor. Además, su flujo debería debilitarse a medida que se consume uranio. Como no se ha observado nada parecido, los geólogos creen que al menos un tercio del uranio, o quizás todo, se concentra en la corteza terrestre, donde su contenido es del 2,5∙10 –4%. No se discute por qué sucedió esto.

¿Dónde se extrae el uranio? No hay tan poco uranio en la Tierra: ocupa el puesto 38 en términos de abundancia. Y la mayor parte de este elemento se encuentra en rocas sedimentarias: lutitas carbonosas y fosforitas: hasta 8∙10 –3 y 2,5∙10 –2%, respectivamente. En total, la corteza terrestre contiene entre 10 y 14 toneladas de uranio, pero el principal problema es que está muy disperso y no forma depósitos potentes. Aproximadamente 15 minerales de uranio son de importancia industrial. Se trata de alquitrán de uranio; su base es el óxido de uranio tetravalente, la mica de uranio, varios silicatos, fosfatos y compuestos más complejos con vanadio o titanio a base de uranio hexavalente.

¿Qué son los rayos de Becquerel? Después del descubrimiento de los rayos X por Wolfgang Roentgen, el físico francés Antoine-Henri Becquerel se interesó por el brillo de las sales de uranio, que se produce bajo la influencia de la luz solar. Quería saber si aquí también había rayos X. De hecho, estaban presentes: la sal iluminó la placa fotográfica a través del papel negro. Sin embargo, en uno de los experimentos la sal no se iluminó, pero la placa fotográfica se oscureció. Cuando se colocó un objeto metálico entre la sal y la placa fotográfica, el oscurecimiento de debajo fue menor. Por lo tanto, los nuevos rayos no surgieron debido a la excitación del uranio por la luz y no atravesaron parcialmente el metal. Inicialmente se les llamó “rayos de Becquerel”. Posteriormente se descubrió que se trata principalmente de rayos alfa con una pequeña adición de rayos beta: el hecho es que los principales isótopos del uranio emiten una partícula alfa durante la desintegración, y los productos hijos también experimentan la desintegración beta.

¿Qué tan radiactivo es el uranio? El uranio no tiene isótopos estables; todos son radiactivos. El más longevo es el uranio-238, con una vida media de 4.400 millones de años. Luego viene el uranio-235: 700 millones de años. Ambos sufren desintegración alfa y se convierten en los correspondientes isótopos de torio. El uranio-238 constituye más del 99% de todo el uranio natural. Debido a su enorme vida media, la radiactividad de este elemento es baja y, además, las partículas alfa no pueden penetrar la capa córnea de la superficie del cuerpo humano. Dicen que después de trabajar con uranio, I.V. Kurchatov simplemente se secó las manos con un pañuelo y no sufrió ninguna enfermedad asociada con la radiactividad.

Los investigadores han recurrido repetidamente a las estadísticas sobre las enfermedades de los trabajadores de las minas y plantas procesadoras de uranio. He aquí, por ejemplo, un artículo reciente de especialistas canadienses y estadounidenses que analizaron los datos de salud de más de 17 mil trabajadores de la mina Eldorado en la provincia canadiense de Saskatchewan durante los años 1950-1999 ( Investigación ambiental, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Partieron del hecho de que la radiación tiene el efecto más fuerte sobre las células sanguíneas que se multiplican rápidamente, lo que conduce a los tipos correspondientes de cáncer. Las estadísticas han demostrado que los trabajadores mineros tienen una menor incidencia de varios tipos de cáncer de sangre que la población canadiense promedio. En este caso, la principal fuente de radiación no se considera el uranio en sí, sino el radón gaseoso que genera y sus productos de desintegración, que pueden ingresar al cuerpo a través de los pulmones.

¿Por qué es dañino el uranio?? Al igual que otros metales pesados, es muy tóxico y puede provocar insuficiencia renal y hepática. Por otro lado, el uranio, al ser un elemento disperso, está inevitablemente presente en el agua, el suelo y, concentrándose en la cadena alimentaria, ingresa al cuerpo humano. Es razonable suponer que en el proceso de evolución los seres vivos han aprendido a neutralizar el uranio en concentraciones naturales. El uranio es el más peligroso en el agua, por eso la OMS fijó un límite: inicialmente era de 15 µg/l, pero en 2011 la norma se incrementó a 30 µg/g. Por regla general, el uranio en el agua es mucho menor: en EE.UU. una media de 6,7 µg/l, en China y Francia, 2,2 µg/l. Pero también hay fuertes desviaciones. Así, en algunas zonas de California es cien veces mayor que el estándar: 2,5 mg/l, y en el sur de Finlandia alcanza los 7,8 mg/l. Los investigadores están tratando de comprender si el estándar de la OMS es demasiado estricto estudiando el efecto del uranio en los animales. Aquí hay un trabajo típico ( Investigación BioMed Internacional, 2014, cédula 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Los científicos franceses alimentaron a las ratas con agua durante nueve meses con aditivos de uranio empobrecido y en concentraciones relativamente altas, de 0,2 a 120 mg/l. El valor más bajo se encuentra en el agua cerca de la mina, mientras que el valor más alto no se encuentra en ninguna parte: la concentración máxima de uranio, medida en Finlandia, es de 20 mg/l. Para sorpresa de los autores, el artículo se titula: "La inesperada ausencia de un efecto notable del uranio en los sistemas fisiológicos ...", el uranio prácticamente no tuvo ningún efecto sobre la salud de las ratas. Los animales comieron bien, ganaron peso adecuadamente, no se quejaron de enfermedades y no murieron de cáncer. El uranio, como debería ser, se depositaba principalmente en los riñones y los huesos y en cantidades cien veces menores en el hígado, y su acumulación, como era de esperar, dependía del contenido en el agua. Sin embargo, esto no provocó insuficiencia renal ni siquiera la aparición notable de ningún marcador molecular de inflamación. Los autores sugirieron que debería comenzar una revisión de las estrictas directrices de la OMS. Sin embargo, hay una salvedad: el efecto sobre el cerebro. Había menos uranio en el cerebro de las ratas que en el hígado, pero su contenido no dependía de la cantidad en el agua. Pero el uranio afectó el funcionamiento del sistema antioxidante del cerebro: la actividad de la catalasa aumentó un 20%, la glutatión peroxidasa entre un 68% y un 90% y la actividad de la superóxido dismutasa disminuyó un 50%, independientemente de la dosis. Esto significa que el uranio claramente causó estrés oxidativo en el cerebro y el cuerpo respondió a él. Este efecto, el fuerte efecto del uranio en el cerebro en ausencia de acumulación en él, por cierto, así como en los genitales, se había observado antes. Además, el agua con uranio en una concentración de 75 a 150 mg/l, con la que investigadores de la Universidad de Nebraska alimentaron a ratas durante seis meses ( Neurotoxicología y Teratología, 2005, 27, 1, 135-144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), afectó el comportamiento de los animales, principalmente machos, liberados en el campo: cruzaron líneas, se pararon sobre sus patas traseras y se acicalaron el pelaje de manera diferente a los de control. Hay pruebas de que el uranio también provoca alteraciones de la memoria en los animales. Los cambios de comportamiento se correlacionaron con los niveles de oxidación de lípidos en el cerebro. Resulta que el agua con uranio hizo que las ratas estuvieran sanas, pero bastante estúpidas. Estos datos nos serán útiles en el análisis del llamado Síndrome de la Guerra del Golfo.

¿El uranio contamina los sitios de desarrollo de gas de esquisto? Depende de la cantidad de uranio que contengan las rocas que contienen gas y de cómo esté asociado con ellas. Por ejemplo, la profesora asociada Tracy Bank de la Universidad de Buffalo estudió Marcellus Shale, que se extiende desde el oeste de Nueva York a través de Pensilvania y Ohio hasta Virginia Occidental. Resultó que el uranio está químicamente relacionado precisamente con la fuente de hidrocarburos (recordemos que las lutitas carbonosas relacionadas tienen el mayor contenido de uranio). Los experimentos han demostrado que la solución utilizada durante la fracturación disuelve perfectamente el uranio. “Cuando el uranio de estas aguas llega a la superficie, puede provocar la contaminación de las zonas circundantes. Esto no supone ningún riesgo de radiación, pero el uranio es un elemento venenoso”, señala Tracy Bank en un comunicado de prensa de la universidad del 25 de octubre de 2010. Aún no se han elaborado artículos detallados sobre el riesgo de contaminación ambiental con uranio o torio durante la producción de gas de esquisto.

¿Por qué se necesita uranio? Anteriormente se utilizaba como pigmento para la fabricación de cerámica y vidrio coloreado. Ahora el uranio es la base de la energía nuclear y de las armas atómicas. En este caso, se utiliza su propiedad única: la capacidad del núcleo para dividirse.

¿Qué es la fisión nuclear? La desintegración de un núcleo en dos grandes trozos desiguales. Es debido a esta propiedad que durante la nucleosíntesis debido a la irradiación de neutrones, se forman con gran dificultad núcleos más pesados ​​que el uranio. La esencia del fenómeno es la siguiente. Si la proporción entre el número de neutrones y protones en el núcleo no es óptima, éste se vuelve inestable. Normalmente, dicho núcleo emite una partícula alfa (dos protones y dos neutrones) o una partícula beta (un positrón), que se acompaña de la transformación de uno de los neutrones en un protón. En el primer caso, se obtiene un elemento de la tabla periódica, espaciado dos celdas hacia atrás, en el segundo, una celda hacia adelante. Sin embargo, además de emitir partículas alfa y beta, el núcleo de uranio es capaz de fisionarse: desintegrarse en los núcleos de dos elementos situados en el centro de la tabla periódica, por ejemplo el bario y el criptón, lo que hace tras recibir un nuevo neutrón. Este fenómeno se descubrió poco después del descubrimiento de la radiactividad, cuando los físicos expusieron la radiación recién descubierta a todo lo que pudieron. Así escribe sobre esto Otto Frisch, un participante en los eventos (“Advances in Physical Sciences”, 1968, 96, 4). Después del descubrimiento de los rayos de berilio (neutrones), Enrico Fermi irradió uranio con ellos, en particular, para provocar la desintegración beta; esperaba utilizarlo para obtener el siguiente elemento 93, ahora llamado neptunio. Fue él quien descubrió un nuevo tipo de radiactividad en el uranio irradiado, que asoció con la aparición de elementos transuránicos. Al mismo tiempo, la desaceleración de los neutrones, para lo cual la fuente de berilio estaba cubierta con una capa de parafina, aumentó esta radiactividad inducida. El radioquímico estadounidense Aristide von Grosse sugirió que uno de estos elementos era el protactinio, pero se equivocó. Pero Otto Hahn, que entonces trabajaba en la Universidad de Viena y consideraba que el protactinio descubierto en 1917 era su creación, decidió que estaba obligado a averiguar qué elementos se obtenían. Junto con Lise Meitner, a principios de 1938, Hahn sugirió, basándose en resultados experimentales, que cadenas enteras de elementos radiactivos se forman debido a múltiples desintegraciones beta de los núcleos absorbentes de neutrones del uranio-238 y sus elementos hijos. Pronto Lise Meitner se vio obligada a huir a Suecia, temiendo posibles represalias de los nazis tras el Anschluss de Austria. Hahn, después de continuar sus experimentos con Fritz Strassmann, descubrió que entre los productos también se encontraba el bario, elemento número 56, que de ninguna manera se podía obtener del uranio: todas las cadenas de desintegración alfa del uranio terminan con plomo mucho más pesado. Los investigadores quedaron tan sorprendidos por el resultado que no lo publicaron; sólo escribieron cartas a amigos, en particular a Lise Meitner en Gotemburgo. Allí, en la Navidad de 1938, la visitó su sobrino Otto Frisch y, paseando por los alrededores de la ciudad invernal - él esquiando, la tía a pie - discutieron la posibilidad de la aparición de bario durante la irradiación de uranio como como resultado de la fisión nuclear (para obtener más información sobre Lise Meitner, consulte "Química y vida", 2013, No. 4). Al regresar a Copenhague, Frisch encontró literalmente a Niels Bohr en la pasarela de un barco que partía hacia los Estados Unidos y le habló de la idea de la fisión. Bohr, dándose una palmada en la frente, dijo: “¡Oh, qué tontos éramos! Deberíamos habernos dado cuenta de esto antes". En enero de 1939, Frisch y Meitner publicaron un artículo sobre la fisión de núcleos de uranio bajo la influencia de neutrones. En ese momento, Otto Frisch ya había llevado a cabo un experimento de control, al igual que muchos grupos estadounidenses que recibieron el mensaje de Bohr. Dicen que los físicos comenzaron a dispersarse hacia sus laboratorios justo durante su presentación el 26 de enero de 1939 en Washington en la conferencia anual sobre física teórica, cuando captaron la esencia de la idea. Después del descubrimiento de la fisión, Hahn y Strassmann revisaron sus experimentos y descubrieron, al igual que sus colegas, que la radiactividad del uranio irradiado no está asociada con los transuranios, sino con la desintegración de elementos radiactivos formados durante la fisión desde el centro de la tabla periódica.

¿Cómo ocurre una reacción en cadena en el uranio? Poco después de que se demostrara experimentalmente la posibilidad de la fisión de los núcleos de uranio y torio (y no hay otros elementos fisibles en la Tierra en cantidades significativas), Niels Bohr y John Wheeler, que trabajaron en Princeton, así como, independientemente de ellos, el El físico teórico soviético Ya. I. Frenkel y los alemanes Siegfried Flügge y Gottfried von Droste crearon la teoría de la fisión nuclear. De ello se derivaron dos mecanismos. Uno está asociado con el umbral de absorción de neutrones rápidos. Según él, para iniciar la fisión, un neutrón debe tener una energía bastante alta, más de 1 MeV para los núcleos de los principales isótopos: uranio-238 y torio-232. A energías más bajas, la absorción de neutrones por el uranio-238 tiene un carácter resonante. Por tanto, un neutrón con una energía de 25 eV tiene un área de sección transversal de captura miles de veces mayor que con otras energías. En este caso no habrá fisión: el uranio-238 se convertirá en uranio-239, que con una vida media de 23,54 minutos se convertirá en neptunio-239, que con una vida media de 2,33 días se convertirá en un longevo. plutonio-239. El torio-232 se convertirá en uranio-233.

El segundo mecanismo es la absorción sin umbral de un neutrón; le sigue el tercer isótopo fisionable más o menos común: el uranio-235 (así como el plutonio-239 y el uranio-233, que no se encuentran en la naturaleza): por Al absorber cualquier neutrón, incluso el lento, el llamado térmico, con energía como la de las moléculas que participan en el movimiento térmico: 0,025 eV, dicho núcleo se dividirá. Y esto es muy bueno: los neutrones térmicos tienen un área de sección transversal de captura cuatro veces mayor que los neutrones rápidos de megaelectronvoltios. Ésta es la importancia del uranio-235 para toda la historia posterior de la energía nuclear: es él quien garantiza la multiplicación de neutrones en el uranio natural. Después de ser golpeado por un neutrón, el núcleo de uranio-235 se vuelve inestable y rápidamente se divide en dos partes desiguales. En el camino se emiten varios neutrones nuevos (una media de 2,75). Si golpean los núcleos del mismo uranio, harán que los neutrones se multipliquen exponencialmente: se producirá una reacción en cadena que conducirá a una explosión debido a la rápida liberación de una gran cantidad de calor. Ni el uranio-238 ni el torio-232 pueden funcionar así: después de todo, durante la fisión, los neutrones se emiten con una energía promedio de 1 a 3 MeV, es decir, si hay un umbral de energía de 1 MeV, una parte significativa de la Los neutrones ciertamente no podrán provocar una reacción y no habrá reproducción. Esto significa que estos isótopos deberían olvidarse y los neutrones deberán reducirse a energía térmica para que interactúen lo más eficientemente posible con los núcleos de uranio-235. Al mismo tiempo, no se puede permitir su absorción resonante por el uranio-238: después de todo, en el uranio natural este isótopo es ligeramente inferior al 99,3% y los neutrones chocan con mayor frecuencia con él, y no con el uranio-235 objetivo. Y actuando como moderador, es posible mantener la multiplicación de neutrones a un nivel constante y evitar una explosión: controlar la reacción en cadena.

Un cálculo realizado por Ya. B. Zeldovich y Yu. B. Khariton en el mismo fatídico año de 1939 demostró que para ello es necesario utilizar un moderador de neutrones en forma de agua pesada o grafito y enriquecer uranio natural con uranio. 235 al menos 1,83 veces. Entonces esta idea les pareció pura fantasía: “Cabe señalar que aproximadamente el doble del enriquecimiento de esas cantidades bastante significativas de uranio que son necesarias para llevar a cabo una explosión en cadena,<...>Es una tarea extremadamente engorrosa, cercana a la imposibilidad práctica”. Ahora este problema se ha resuelto y la industria nuclear produce en masa uranio enriquecido con uranio-235 al 3,5% para centrales eléctricas.

¿Qué es la fisión nuclear espontánea? En 1940, G. N. Flerov y K. A. Petrzhak descubrieron que la fisión del uranio puede ocurrir espontáneamente, sin ninguna influencia externa, aunque la vida media es mucho más larga que la de la desintegración alfa ordinaria. Dado que dicha fisión también produce neutrones, si no se les permite escapar de la zona de reacción, servirán como iniciadores de la reacción en cadena. Es este fenómeno el que se utiliza en la creación de reactores nucleares.

¿Por qué se necesita la energía nuclear? Zeldovich y Khariton estuvieron entre los primeros en calcular el efecto económico de la energía nuclear (Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1940, 23, 4). “...Por el momento todavía es imposible sacar conclusiones definitivas sobre la posibilidad o imposibilidad de llevar a cabo una reacción de fisión nuclear con cadenas infinitamente ramificadas en el uranio. Si tal reacción es factible, entonces la velocidad de reacción se ajusta automáticamente para asegurar su progreso sin problemas, a pesar de la enorme cantidad de energía a disposición del experimentador. Esta circunstancia es extremadamente favorable para el aprovechamiento energético de la reacción. Por lo tanto, presentamos - aunque se trata de una división de la piel de un oso no matado - algunas cifras que caracterizan las posibilidades del uso energético del uranio. Si el proceso de fisión procede con neutrones rápidos, por lo tanto, la reacción captura el isótopo principal del uranio (U238), entonces<исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран>el costo de una caloría del isótopo principal del uranio resulta ser aproximadamente 4000 veces más barato que el del carbón (a menos, por supuesto, que los procesos de "combustión" y eliminación de calor resulten mucho más caros en el caso del uranio que en el caso del carbón). En el caso de los neutrones lentos, el coste de una caloría de "uranio" (según las cifras anteriores) será, teniendo en cuenta que la abundancia del isótopo U235 es 0,007, sólo 30 veces más barato que una caloría de "carbón", en igualdad de condiciones”.

La primera reacción en cadena controlada fue llevada a cabo en 1942 por Enrico Fermi en la Universidad de Chicago, y el reactor se controlaba manualmente, empujando barras de grafito hacia adentro y hacia afuera a medida que cambiaba el flujo de neutrones. La primera central eléctrica se construyó en Óbninsk en 1954. Además de generar energía, los primeros reactores también funcionaban para producir plutonio apto para armas.

¿Cómo funciona una central nuclear? Hoy en día, la mayoría de los reactores funcionan con neutrones lentos. El uranio enriquecido en forma de metal, una aleación como el aluminio o un óxido se coloca en cilindros largos llamados elementos combustibles. Se instalan de cierta manera en el reactor y entre ellos se insertan varillas moderadoras que controlan la reacción en cadena. Con el tiempo, los venenos de los reactores se acumulan en el elemento combustible: productos de fisión de uranio, que también son capaces de absorber neutrones. Cuando la concentración de uranio-235 cae por debajo de un nivel crítico, el elemento queda fuera de servicio. Sin embargo, contiene muchos fragmentos de fisión con una fuerte radiactividad, que disminuye con el paso de los años, provocando que los elementos emitan una cantidad importante de calor durante mucho tiempo. Se guardan en piscinas de enfriamiento y luego se entierran o se intenta procesarlos para extraer uranio-235 no quemado, producir plutonio (se usó para fabricar bombas atómicas) y otros isótopos que pueden usarse. La parte no utilizada se envía al cementerio.

En los llamados reactores rápidos o reactores reproductores, se instalan reflectores de uranio-238 o torio-232 alrededor de los elementos. Se ralentizan y devuelven a la zona de reacción neutrones demasiado rápidos. Los neutrones, ralentizados a velocidades de resonancia, absorben estos isótopos, convirtiéndose respectivamente en plutonio-239 o uranio-233, que pueden servir como combustible para una central nuclear. Dado que los neutrones rápidos reaccionan mal con el uranio-235, es necesario aumentar significativamente su concentración, pero esto se compensa con un flujo de neutrones más intenso. A pesar de que los reactores reproductores se consideran el futuro de la energía nuclear, ya que producen más combustible nuclear del que consumen, los experimentos han demostrado que son difíciles de gestionar. Ahora sólo queda un reactor de este tipo en el mundo: el de la cuarta unidad de energía de la central nuclear de Beloyarsk.

¿Cómo se critica la energía nuclear? Si no hablamos de accidentes, entonces el punto principal en los argumentos de los oponentes de la energía nuclear hoy es la propuesta de agregar al cálculo de su eficiencia los costos de protección del medio ambiente después del desmantelamiento de la central y cuando se trabaja con combustible. En ambos casos surgen los desafíos de la eliminación segura de residuos radiactivos, y estos son costos asumidos por el Estado. Existe la opinión de que si los trasladamos al coste de la energía, su atractivo económico desaparecerá.

También existe oposición entre los partidarios de la energía nuclear. Sus representantes señalan la singularidad del uranio-235, que no tiene sustituto, porque los isótopos alternativos fisibles por neutrones térmicos (plutonio-239 y uranio-233) debido a sus vidas medias de miles de años no se encuentran en la naturaleza. Y se obtienen precisamente como resultado de la fisión del uranio-235. Si se agota, desaparecerá una maravillosa fuente natural de neutrones para una reacción nuclear en cadena. Como resultado de tal despilfarro, la humanidad perderá en el futuro la oportunidad de incorporar al ciclo energético el torio-232, cuyas reservas son varias veces mayores que las de uranio.

Teóricamente, los aceleradores de partículas pueden usarse para producir un flujo de neutrones rápidos con energías de megaelectronvoltios. Sin embargo, si hablamos, por ejemplo, de vuelos interplanetarios con un motor nuclear, implementar un esquema con un acelerador voluminoso será muy difícil. El agotamiento del uranio-235 pone fin a este tipo de proyectos.

¿Qué es el uranio apto para armas? Se trata de uranio-235 altamente enriquecido. Su masa crítica (corresponde al tamaño de un trozo de sustancia en el que se produce espontáneamente una reacción en cadena) es lo suficientemente pequeña como para producir munición. Este uranio puede utilizarse para fabricar una bomba atómica y también como mecha para una bomba termonuclear.

¿Qué desastres están asociados con el uso de uranio? La energía almacenada en los núcleos de los elementos fisionables es enorme. Si se sale de control por descuido o intencionalmente, esta energía puede causar muchos problemas. Los dos peores desastres nucleares ocurrieron el 6 y 8 de agosto de 1945, cuando la Fuerza Aérea de Estados Unidos lanzó bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, matando e hiriendo a cientos de miles de civiles. Los desastres de menor escala están asociados con accidentes en centrales nucleares y empresas del ciclo nuclear. El primer accidente importante ocurrió en 1949 en la URSS en la planta de Mayak cerca de Chelyabinsk, donde se producía plutonio; Los desechos radiactivos líquidos terminaron en el río Techa. En septiembre de 1957 se produjo una explosión que liberó una gran cantidad de material radiactivo. Once días después, el reactor británico de producción de plutonio en Windscale se quemó y la nube con los productos de la explosión se dispersó por Europa occidental. En 1979, se quemó un reactor en la central nuclear de Three Mail Island en Pensilvania. Las consecuencias más generalizadas fueron las provocadas por los accidentes de la central nuclear de Chernóbil (1986) y de la central nuclear de Fukushima (2011), cuando millones de personas quedaron expuestas a la radiación. Los primeros cubrieron vastas áreas y como resultado de la explosión se liberaron 8 toneladas de combustible de uranio y productos de desintegración, que se extendieron por toda Europa. El segundo contaminó y, tres años después del accidente, continúa contaminando el Océano Pacífico en zonas de pesca. Eliminar las consecuencias de estos accidentes era muy costoso, y si estos costos se descompusieran en el costo de la electricidad, aumentaría significativamente.

Un tema aparte son las consecuencias para la salud humana. Según las estadísticas oficiales, muchas personas que sobrevivieron a los bombardeos o que vivían en zonas contaminadas se beneficiaron de la radiación: los primeros tienen una mayor esperanza de vida, los segundos tienen menos cáncer y los expertos atribuyen cierto aumento de la mortalidad al estrés social. El número de personas que murieron precisamente como consecuencia de accidentes o como consecuencia de su liquidación asciende a cientos de personas. Quienes se oponen a las centrales nucleares señalan que los accidentes han provocado varios millones de muertes prematuras en el continente europeo, pero son simplemente invisibles en el contexto estadístico.

Quitar tierras del uso humano en zonas de accidentes conduce a un resultado interesante: se convierten en una especie de reservas naturales donde crece la biodiversidad. Es cierto que algunos animales padecen enfermedades relacionadas con la radiación. La cuestión de qué tan rápido se adaptarán al contexto creciente sigue abierta. También existe la opinión de que la consecuencia de la irradiación crónica es la "selección por tontos" (ver "Química y vida", 2010, núm. 5): incluso en la etapa embrionaria sobreviven organismos más primitivos. En particular, en el caso de las personas, esto debería conducir a una disminución de la capacidad mental de la generación nacida en zonas contaminadas poco después del accidente.

¿Qué es el uranio empobrecido? Este es el uranio-238 que queda después de la separación del uranio-235. Los volúmenes de desechos de la producción de uranio apto para armas y elementos combustibles son grandes: solo en los Estados Unidos, se han acumulado 600 mil toneladas de dicho hexafluoruro de uranio (para problemas con él, consulte Chemistry and Life, 2008, No. 5). . El contenido de uranio-235 es del 0,2%. Estos residuos deben almacenarse hasta tiempos mejores, cuando se creen reactores de neutrones rápidos y sea posible transformar el uranio-238 en plutonio, o utilizarse de alguna manera.

Le encontraron un uso. El uranio, como otros elementos de transición, se utiliza como catalizador. Por ejemplo, los autores del artículo en ACS Nano Con fecha del 30 de junio de 2014, escriben que un catalizador hecho de uranio o torio con grafeno para la reducción de oxígeno y peróxido de hidrógeno “tiene un enorme potencial para su uso en el sector energético”. Debido a que el uranio tiene una alta densidad, sirve como lastre para barcos y contrapeso para aviones. Este metal también es adecuado para la protección radiológica en dispositivos médicos con fuentes de radiación.

¿Qué armas se pueden fabricar con uranio empobrecido? Balas y núcleos para proyectiles perforantes. El cálculo aquí es el siguiente. Cuanto más pesado es el proyectil, mayor es su energía cinética. Pero cuanto más grande es el proyectil, menos concentrado es su impacto. Esto significa que se necesitan metales pesados ​​con alta densidad. Las balas están hechas de plomo (los cazadores de los Urales también usaban platino nativo, hasta que se dieron cuenta de que era un metal precioso), mientras que los núcleos de los proyectiles están hechos de una aleación de tungsteno. Los ecologistas señalan que el plomo contamina el suelo en los lugares de operaciones militares o de caza y que sería mejor sustituirlo por algo menos nocivo, por ejemplo, el tungsteno. Pero el tungsteno no es barato y el uranio, de densidad similar, es un residuo nocivo. Al mismo tiempo, la contaminación permisible del suelo y del agua con uranio es aproximadamente el doble que con plomo. Esto sucede porque se descuida la débil radiactividad del uranio empobrecido (y además es un 40% menor que la del uranio natural) y se tiene en cuenta un factor químico verdaderamente peligroso: el uranio, como recordamos, es venenoso. Al mismo tiempo, su densidad es 1,7 veces mayor que la del plomo, lo que significa que el tamaño de las balas de uranio se puede reducir a la mitad; El uranio es mucho más refractario y duro que el plomo: se evapora menos cuando se dispara y, cuando alcanza un objetivo, produce menos micropartículas. En general, una bala de uranio es menos contaminante que una bala de plomo, aunque no se sabe con certeza ese uso del uranio.

Pero se sabe que para reforzar el blindaje de los tanques estadounidenses se utilizan placas de uranio empobrecido (esto se ve facilitado por su alta densidad y su punto de fusión), así como en lugar de aleaciones de tungsteno en los núcleos de los proyectiles perforantes. El núcleo de uranio también es bueno porque el uranio es pirofórico: sus pequeñas partículas calientes que se forman al impactar con la armadura se encienden y prenden fuego a todo lo que hay a su alrededor. Ambas aplicaciones se consideran seguras contra la radiación. Así, el cálculo mostró que incluso después de estar un año en un tanque con armadura de uranio cargado con municiones de uranio, la tripulación recibiría sólo una cuarta parte de la dosis permitida. Y para obtener la dosis anual permitida, es necesario atornillar dicha munición a la superficie de la piel durante 250 horas.

Los estadounidenses han utilizado proyectiles con núcleo de uranio (para cañones de aviones de 30 mm o de subcalibre de artillería) en guerras recientes, empezando por la campaña de Irak de 1991. Ese año llovieron sobre unidades blindadas iraquíes en Kuwait y durante su retirada, 300 toneladas de uranio empobrecido, de las cuales 250 toneladas, o 780 mil disparos, fueron disparadas contra los cañones de los aviones. En Bosnia y Herzegovina, durante el bombardeo del ejército de la no reconocida República Srpska, se gastaron 2,75 toneladas de uranio, y durante el bombardeo del ejército yugoslavo en la región de Kosovo y Metohija, 8,5 toneladas, o 31 mil disparos. Dado que en ese momento la OMS estaba preocupada por las consecuencias del uso de uranio, se llevó a cabo un seguimiento. Demostró que una salva constaba de aproximadamente 300 disparos, de los cuales el 80% contenía uranio empobrecido. El 10% alcanzó objetivos y el 82% cayó a menos de 100 metros de ellos. El resto se dispersó en un radio de 1,85 km. Un proyectil que alcanzó un tanque se quemó y se convirtió en aerosol; el proyectil de uranio atravesó objetivos ligeros, como vehículos blindados de transporte de tropas. Así, como máximo una tonelada y media de proyectiles podrían convertirse en polvo de uranio en Irak. Según los expertos del centro de investigación estratégica estadounidense RAND Corporation, entre el 10 y el 35% del uranio usado se convirtió en aerosol. El activista croata contra las municiones antiuranio Asaf Durakovic, que ha trabajado en diversas organizaciones, desde el Hospital Rey Faisal de Riad hasta el Centro de Investigación Médica de Uranio de Washington, estima que sólo en el sur de Irak en 1991 se formaron entre 3 y 6 toneladas de partículas de uranio submicrónicas. que estaban esparcidos en una amplia zona, es decir, la contaminación de uranio allí es comparable a la de Chernobyl.

El uranio no es un actínido muy típico; se conocen sus cinco estados de valencia, de 2+ a 6+. Algunos compuestos de uranio tienen un color característico. Por lo tanto, las soluciones de uranio trivalente son rojas, el uranio tetravalente es verde y el uranio hexavalente (existe en forma de ion uranilo (UO 2) 2+) colorea las soluciones de amarillo... El hecho de que el uranio hexavalente forme compuestos con muchos compuestos orgánicos agentes complejantes, resultó ser muy importante para la tecnología de extracción del elemento No. 92.

Es característico que la capa electrónica exterior de los iones de uranio esté siempre completamente llena; Los electrones de valencia se encuentran en la capa electrónica anterior, en el subnivel 5f. Si comparamos el uranio con otros elementos, es obvio que el plutonio es el que más se parece a él. La principal diferencia entre ellos es el gran radio iónico del uranio. Además, el plutonio es más estable en estado tetravalente y el uranio es más estable en estado hexavalente. Esto ayuda a separarlos, lo cual es muy importante: el combustible nuclear plutonio-239 se obtiene exclusivamente del uranio, lastre desde el punto de vista energético del uranio-238. ¡El plutonio se forma en una masa de uranio y hay que separarlos!

Sin embargo, primero es necesario obtener esta masa de uranio, pasando por una larga cadena tecnológica, comenzando con el mineral. Generalmente es un mineral de múltiples componentes pobre en uranio.

Isótopo ligero de un elemento pesado.

Cuando hablamos de obtener el elemento número 92, omitimos deliberadamente una etapa importante. Como saben, no todo el uranio es capaz de soportar una reacción nuclear en cadena. El uranio-238, que representa el 99,28% de la mezcla natural de isótopos, no es capaz de hacer esto. Debido a esto, el uranio-238 se convierte en plutonio, y se busca separar la mezcla natural de isótopos de uranio o enriquecerla con el isótopo uranio-235, que es capaz de fisionar neutrones térmicos.

Se han desarrollado muchos métodos para separar el uranio-235 y el uranio-238. El método de difusión de gas se utiliza con mayor frecuencia. Su esencia es que si una mezcla de dos gases pasa a través de una partición porosa, la luz pasará más rápido. En 1913, F. Aston separó parcialmente los isótopos de neón de esta forma.

La mayoría de los compuestos de uranio en condiciones normales son sólidos y sólo pueden convertirse en estado gaseoso a temperaturas muy altas, cuando no se puede hablar de ningún proceso sutil de separación de isótopos. Sin embargo, el compuesto incoloro de uranio con flúor, el hexafluoruro de UF 6, ya se sublima a 56,5 ° C (a presión atmosférica). El UF 6 es el compuesto de uranio más volátil y es el más adecuado para separar sus isótopos mediante difusión gaseosa.

El hexafluoruro de uranio se caracteriza por una alta actividad química. Corrosión de tuberías, bombas, contenedores, interacción con la lubricación de mecanismos: una pequeña pero impresionante lista de problemas que los creadores de las plantas de difusión tuvieron que superar. Encontramos dificultades aún más serias.

El hexafluoruro de uranio, obtenido por fluoración de una mezcla natural de isótopos de uranio, desde el punto de vista de la “difusión”, puede considerarse como una mezcla de dos gases con masas moleculares muy similares: 349 (235+19*6) y 352 (238 +19*6). El coeficiente de separación teórico máximo en una etapa de difusión para gases que difieren tan ligeramente en peso molecular es de sólo 1,0043. En condiciones reales este valor es aún menor. Resulta que aumentar la concentración de uranio-235 del 0,72 al 99% sólo es posible con la ayuda de varios miles de pasos de difusión. Por tanto, las plantas de separación de isótopos de uranio ocupan una superficie de varias decenas de hectáreas. El área de las particiones porosas en las cascadas de separación de las fábricas es aproximadamente del mismo orden de magnitud.

Brevemente sobre otros isótopos de uranio.

El uranio natural, además del uranio-235 y el uranio-238, incluye el uranio-234. La abundancia de este raro isótopo se expresa como un número con cuatro ceros después del punto decimal. Un isótopo artificial mucho más accesible es el uranio-233. Se obtiene irradiando torio en el flujo de neutrones de un reactor nuclear:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
Según todas las reglas de la física nuclear, el uranio-233, como isótopo impar, se divide por neutrones térmicos. Y lo más importante, en los reactores con uranio-233, puede ocurrir (y ocurre) una reproducción ampliada del combustible nuclear. ¡En un reactor de neutrones térmicos convencional! Los cálculos muestran que cuando un kilogramo de uranio-233 se quema en un reactor de torio, deberían acumularse en él 1,1 kg de uranio-233 nuevo. ¡Un milagro, y eso es todo! Quemamos un kilogramo de combustible, pero la cantidad de combustible no disminuyó.

Sin embargo, estos milagros sólo son posibles con combustible nuclear.

El ciclo uranio-torio en reactores de neutrones térmicos es el principal competidor del ciclo uranio-plutonio para la reproducción de combustible nuclear en reactores de neutrones rápidos... En realidad, solo por esto, el elemento número 90, el torio, fue clasificado como material estratégico.

Otros isótopos artificiales de uranio no desempeñan un papel importante. Sólo cabe mencionar el uranio-239, el primer isótopo de la cadena de transformaciones del uranio-238 y el plutonio-239. Su vida media es de sólo 23 minutos.

Los isótopos de uranio con un número másico superior a 240 no tienen tiempo de formarse en los reactores modernos. La vida útil del uranio-240 es demasiado corta y se desintegra antes de que tenga tiempo de capturar un neutrón.

En los superpoderosos flujos de neutrones de una explosión termonuclear, un núcleo de uranio logra capturar hasta 19 neutrones en una millonésima de segundo. En este caso, nacen isótopos de uranio con números de masa de 239 a 257. Su existencia se conoció a partir de la aparición de elementos transuránicos distantes, descendientes de isótopos pesados ​​de uranio, en los productos de una explosión termonuclear. Los propios "fundadores del género" son demasiado inestables para desintegrarse beta y pasar a elementos superiores mucho antes de que los productos de las reacciones nucleares se extraigan de la roca mezclada por la explosión.

Los reactores térmicos modernos queman uranio-235. En los reactores de neutrones rápidos ya existentes se libera la energía de los núcleos de un isótopo común, el uranio-238, y si la energía es verdadera riqueza, entonces los núcleos de uranio beneficiarán a la humanidad en un futuro próximo: la energía del elemento N° 92 convertirse en la base de nuestra existencia.

Es de vital importancia garantizar que el uranio y sus derivados ardan únicamente en reactores nucleares de centrales eléctricas pacíficas, ardiendo lentamente, sin humo ni llamas.

OTRA FUENTE DE URANIO. Hoy en día se ha convertido en agua de mar. Ya están en funcionamiento instalaciones industriales piloto para extraer uranio del agua utilizando sorbentes especiales: óxido de titanio o fibra acrílica tratada con determinados reactivos.

QUIÉN CUÁNTO. A principios de los años 80, la producción de uranio en los países capitalistas era de unos 50.000 g por año (en términos de U3O). Alrededor de un tercio de esta cantidad provino de la industria estadounidense. Canadá ocupa el segundo lugar, seguido de Sudáfrica. Nigor, Gabón, Namibia. De los países europeos, Francia es el que produce la mayor cantidad de uranio y sus compuestos, pero su proporción es casi siete veces menor que la de Estados Unidos.

CONEXIONES NO TRADICIONALES. Aunque no en vano la química del uranio y el plutonio se estudia mejor que la química de elementos tradicionales como el hierro, los químicos siguen descubriendo nuevos compuestos de uranio. Así, en 1977, la revista “Radioquímica”, volumen XIX, núm. 6 informaron dos nuevos compuestos de uranilo. Su composición es MU02(S04)2-SH20, donde M es un ion manganeso o cobalto divalente. Los patrones de difracción de rayos X indicaron que los nuevos compuestos eran sales dobles y no una mezcla de dos sales similares.

Las tecnologías nucleares se basan en gran medida en el uso de métodos radioquímicos, que a su vez se basan en las propiedades físicas, físicas, químicas y tóxicas nucleares de los elementos radiactivos.

En este capítulo nos limitaremos a una breve descripción de las propiedades de los principales isótopos fisibles: el uranio y el plutonio.

Urano

Urano ( uranio) U - elemento del grupo actínido, período 7-0 del sistema periódico, Z=92, masa atómica 238,029; el más pesado que se encuentra en la naturaleza.

Hay 25 isótopos conocidos de uranio, todos ellos radiactivos. Lo más fácil 217U (Tj/ 2 =26 ms), el más pesado 2 4 2 U (7 T J / 2 =i6.8 min). Hay 6 isómeros nucleares. El uranio natural contiene tres isótopos radiactivos: 2 8 y (99, 2 739%, Ti/ 2 = 4,47109 l), 2 35 U (0,7205%, G, / 2 = 7,04-109 años) y 2 34 U (0,0056%, Ti/ 2 = 2,48 yuz l). La radiactividad específica del uranio natural es de 2,48104 Bq, dividida casi a la mitad entre 2 34 U y 288 U; El 2 35U hace una pequeña contribución (la actividad específica del isótopo 2 zi en el uranio natural es 21 veces menor que la actividad del 2 3 8 U). Las secciones transversales de captura de neutrones térmicos son 46, 98 y 2,7 ​​barn para 2 zzi, 2 35U y 2 3 8 U, respectivamente; sección de división 527 y 584 granero para 2 zzi y 2 z 8 y, respectivamente; mezcla natural de isótopos (0,7% 235U) 4,2 barn.

Mesa 1. Propiedades físicas nucleares 2 h9 Ri y 2 35T.

Mesa 2. Captura de neutrones 2 35T y 2 a 8 C.

Seis isótopos de uranio son capaces de fisión espontánea: 282 U, 2 zzi, 234 U, 235 U, 2 z 6 i y 2 z 8 i. Los isótopos naturales 2 33 y 2 35 U se fisionan bajo la influencia de neutrones térmicos y rápidos, y los núcleos 2 3 8 son capaces de fisionarse sólo cuando capturan neutrones con una energía de más de 1,1 MeV. Al capturar neutrones con menor energía, los núcleos de 288 U se transforman primero en núcleos de 2 -i9U, que luego sufren una desintegración p y se transforman primero en 2 -"*9Np, y luego en 2 39Pu. Las secciones transversales efectivas para la captura de energía térmica Los neutrones de 2 34U, 2 núcleos 35U y 2 3 8 son iguales a 98, 683 y 2,7 ​​barn, respectivamente. La fisión completa de 2 35 U conduce a un "equivalente de energía térmica" de 2-107 kWh/kg. Los isótopos 2 Como combustible nuclear se utilizan 35 U y 2 zzi, capaces de soportar una reacción en cadena de fisión.

Los reactores nucleares producen n isótopos artificiales de uranio con números de masa 227-^240, de los cuales el más longevo es el 233U (7 V2 =i.62 *io 5 años); se obtiene por irradiación de neutrones de torio. En los superpoderosos flujos de neutrones de una explosión termonuclear nacen isótopos de uranio con un número de masa de 239^257.

Urán-232- nucleido tecnogénico, emisor a, T x / 2=68,9 años, isótopos originales 2 h 6 Pu(a), 23 2 Np(p*) y 23 2 Ra(p), nucleido hijo 228 Th. La intensidad de la fisión espontánea es de 0,47 divisiones/s kg.

El uranio-232 se forma como resultado de las siguientes desintegraciones:

P + -desintegración del nucleido *3 a Np (Ti/ 2 =14,7 min):

En la industria nuclear, el 2 3 2 U se produce como subproducto durante la síntesis del nucleido fisible (apto para armas) 2 zi en el ciclo del combustible de torio. Cuando se irradia 2 3 2 Th con neutrones, se produce la reacción principal:

y una reacción secundaria de dos pasos:

La producción de 232 U a partir de torio se produce únicamente con neutrones rápidos. (MI„>6 MeV). Si la sustancia de partida contiene 2 3°TH, entonces la formación de 2 3 2 U se complementa con la reacción: 2 3°TH + u-> 2 3'TH. Esta reacción se produce utilizando neutrones térmicos. La generación de 2 3 2 U no es deseable por varias razones. Se suprime utilizando torio con una concentración mínima de 2 3°TH.

La desintegración de 2 × 2 ocurre en las siguientes direcciones:

Una desintegración en 228 Th (probabilidad 10%, energía de desintegración 5,414 MeV):

la energía de las partículas alfa emitidas es de 5.263 MeV (en el 31,6% de los casos) y 5.320 MeV (en el 68,2% de los casos).

• - fisión espontánea (probabilidad inferior al ~ 12%);
• - desintegración de racimos con formación de nucleidos 28 Mg (probabilidad de desintegración inferior a 5*10" 12%):

Desintegración del cúmulo con formación del nucleido 2.

El uranio-232 es el fundador de una larga cadena de desintegración, que incluye nucleidos, emisores de cuantos y duros:

^U-(3.64 días, a,y)-> 220 Rn-> (55.6 s, a)-> 21b Po->(0.155 s, a)-> 212 Pb->(10.64 horas, p, y) - > 212 Bi -> (60,6 m, p, y) -> 212 Po a, y) -> 208x1, 212 Po -> (3" Yu' 7 s, a) -> 2o8 Pb (puñalada), 2o8 T1- >(3.06 m, p, y-> 2o8 Pb.

La acumulación de 2 3 2 U es inevitable durante la producción de 2 zi en el ciclo energético del torio. La intensa radiación y que surge de la desintegración de 2 3 2 U dificulta el desarrollo de la energía del torio. Lo que es inusual es que el isótopo par 2 3 2 11 tiene una sección transversal de fisión alta bajo la influencia de neutrones (75 graneros para neutrones térmicos), así como una sección transversal de captura de neutrones alta: 73 graneros. 2 3 2 U se utiliza en el método del trazador radiactivo en la investigación química.

2 h 2 y es el fundador de una larga cadena de desintegración (según el esquema 2 h 2 T), que incluye nucleidos emisores de cuantos y duros. La acumulación de 2 3 2 U es inevitable durante la producción de 2 zi en el ciclo energético del torio. La intensa radiación Y que surge de la desintegración del 232 U dificulta el desarrollo de la energía del torio. Lo que es inusual es que el isótopo par 2 3 2 U tiene una sección transversal de fisión alta bajo la influencia de neutrones (75 graneros para neutrones térmicos), así como una sección transversal de captura de neutrones alta: 73 graneros. 2 3 2 U se utiliza a menudo en el método del trazador radiactivo en investigaciones químicas y físicas.

Urán-233- radionúclido artificial, emisor a (energía 4,824 (82,7%) y 4,783 MeV (14,9%)), TVI= 1,585105 años, nucleidos originales 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), nucleido hijo 22 9Th. 2 zzi se obtiene en reactores nucleares a partir de torio: 2 z 2 Th captura un neutrón y se convierte en 2 zzT, que se desintegra en 2 zzRa y luego en 2 zzi. Los núcleos de 2 zi (isótopo impar) son capaces tanto de fisión espontánea como de fisión bajo la influencia de neutrones de cualquier energía, lo que lo hace adecuado para la producción tanto de armas atómicas como de combustible para reactores. La sección transversal de fisión efectiva es de 533 barn, la sección transversal de captura es de 52 barn, el rendimiento de neutrones: por evento de fisión - 2,54, por neutrón absorbido - 2,31. La masa crítica de 2 zzi es tres veces menor que la masa crítica de 2 35U (-16 kg). La intensidad de la fisión espontánea es de 720 divisiones/s kg.

El uranio-233 se forma como resultado de las siguientes desintegraciones:

- (3 + -desintegración del nucleido 2 33Np (7^=36,2 min):

A escala industrial, se obtiene 2 zi a partir de 2 32Th mediante irradiación con neutrones:

Cuando se absorbe un neutrón, el núcleo de 2 zzi generalmente se divide, pero ocasionalmente captura un neutrón y se convierte en 2 34U. Aunque 2 zzi suele dividirse después de absorber un neutrón, a veces retiene un neutrón y se convierte en 2 34U. La producción de 2 zirs se realiza tanto en reactores rápidos como en reactores térmicos.

Desde el punto de vista armamentístico, el 2 ZZI es comparable al 2 39Pu: su radiactividad es 1/7 de la actividad del 2 39Pu. (Ti/ 2 = 159200 litros versus 24100 litros de Pu), la masa crítica de 2 zi es un 60% mayor que la de ^Pu (16 kg versus 10 kg), y la tasa de fisión espontánea es 20 veces mayor (bth - ' frente a 310 10). El flujo de neutrones de 2 zzi es tres veces mayor que el de 2 39Pi. Crear una carga nuclear basada en 2 zi requiere más esfuerzo que en ^Pi. El principal obstáculo es la presencia de una impureza 232 U en 2ZZI, cuya radiación y de los proyectos de desintegración dificulta el trabajo con 2ZZI y facilita la detección de armas terminadas. Además, la corta vida media de la 2 3 2 U la convierte en una fuente activa de partículas alfa. 2 zi con 1% 232 y tiene una actividad a tres veces más fuerte que el plutonio apto para armas y, en consecuencia, una mayor radiotoxicidad. Esta actividad alfa provoca la creación de neutrones en los elementos ligeros de la carga del arma. Para minimizar este problema, la presencia de elementos como Be, B, F, Li debe ser mínima. La presencia de un fondo de neutrones no afecta el funcionamiento de los sistemas de implosión, pero los circuitos de los cañones requieren un alto nivel de pureza para los elementos ligeros. El contenido de 23 2 U en los zis de grado 2 para armas no debe exceder las 5 partes por millón (0,0005% ) En el combustible de los reactores de energía térmica, la presencia de 2 3G no es dañina, e incluso deseable, porque reduce la posibilidad de utilizar uranio con fines armamentísticos. Después del reprocesamiento y la reutilización del combustible gastado, el contenido de 232U alcanza aproximadamente 1+ 0,2%.

La desintegración de 2 zi ocurre en las siguientes direcciones:

Una desintegración en 22 9Th (probabilidad 10%, energía de desintegración 4,909 MeV):

la energía de las partículas de yahr emitidas es de 4,729 MeV (en el 1,61% de los casos), 4,784 MeV (en el 13,2% de los casos) y 4,824 MeV (en el 84,4% de los casos).

• - división espontánea (probabilidad
• - desintegración del cúmulo con formación de nucleido 28 Mg (probabilidad de desintegración inferior a 1,3*10_13%):

Desintegración del cúmulo con formación del nucleido 24 Ne (probabilidad de desintegración 7,3-10-“%):

La cadena de desintegración de 2 zzi pertenece a la serie del neptunio.

La radiactividad específica del 2 zi es de 3,57-8 Bq/g, lo que corresponde a una actividad a (y radiotoxicidad) del -15% del plutonio. Sólo 1% 2 3 2 U aumenta la radiactividad a 212 mCi/g.

Urán-234(Urano II, UII) parte del uranio natural (0,0055%), 2,445105 años, emisor a (energía de las partículas a 4,777 (72%) y

4,723 (28%) MeV), radionucleidos originales: 2 h 8 Pu(a), 234 Pa(P), 234 Np(p+),

isótopo hijo en 2 z”th.

Normalmente, 234 U está en equilibrio con 2 h 8 u, desintegrándose y formándose al mismo ritmo. Aproximadamente la mitad de la radiactividad del uranio natural la aporta el 234U. Normalmente, el 234U se obtiene mediante cromatografía de intercambio iónico de preparaciones antiguas de 2 × 8 Pu puro. Durante la desintegración a, *zRi produce 2 34U, por lo que las preparaciones antiguas de 2 h 8 Ru son buenas fuentes de 2 34U. yuo g 238Pi contiene después de un año 776 mg 2 34U, después de 3 años

2,2 gramos 2 34U. La concentración de 2 34U en el uranio altamente enriquecido es bastante alta debido al enriquecimiento preferencial con isótopos ligeros. Dado que el 2 34u es un potente emisor de y, existen restricciones sobre su concentración en el uranio destinado a ser transformado en combustible. Los niveles elevados de 234i son aceptables para los reactores, pero el combustible gastado reprocesado ya contiene niveles inaceptables de este isótopo.

La desintegración del 234i se produce en las siguientes direcciones:

Desintegración A a 2 3°Т (probabilidad 100%, energía de desintegración 4,857 MeV):

la energía de las partículas alfa emitidas es de 4,722 MeV (en el 28,4% de los casos) y 4,775 MeV (en el 71,4% de los casos).

• - división espontánea (probabilidad 1,73-10-9%).
• - desintegración del cúmulo con formación de nucleido 28 Mg (probabilidad de desintegración 1,4-10%, según otros datos 3,9-10%):

• - desintegración del cúmulo con formación de nucleidos 2 4Ne y 26 Ne (probabilidad de desintegración 9-10", 2%, según otros datos 2,3-10_11%):

El único isómero conocido es el 2 34ti (Tx/ 2 = 33,5 μs).

La sección transversal de absorción de 2 neutrones térmicos de 34U es de 100 barn, y para la integral de resonancia promediada sobre varios neutrones intermedios es de 700 barn. Por lo tanto, en los reactores de neutrones térmicos se convierte en 235U fisible a un ritmo más rápido que la cantidad mucho mayor de 238U (con una sección transversal de 2,7 barn) que se convierte en 2 39Ru. Como resultado, el combustible gastado contiene menos 2 34U que el combustible nuevo.

Urán-235 Pertenece a la familia 4P+3, capaz de producir una reacción en cadena de fisión. Este es el primer isótopo en el que se descubrió la reacción de fisión nuclear forzada bajo la influencia de neutrones. Al absorber un neutrón, el 235U se convierte en 2 zbi, que se divide en dos partes, liberando energía y emitiendo varios neutrones. Fisible por neutrones de cualquier energía y capaz de fisión espontánea, el isótopo 2 35U forma parte del ufan natural (0,72%), un emisor a (energías 4,397 (57%) y 4,367 (18%) MeV), Ti/j=7,038-8 años, nucleidos madre 2 35Pa, 2 35Np y 2 39Pu, hijo - 23Th. Tasa de fisión espontánea 2 3su 0,16 fisión/s kg. Cuando un núcleo de 2 35U se fisiona, se liberan 200 MeV de energía = 3.210 p J, es decir 18 TJ/mol=77 TJ/kg. La sección transversal de la fisión por neutrones térmicos es de 545 graneros, y por neutrones rápidos - 1,22 graneros, rendimiento de neutrones: por acto de fisión - 2,5, por neutrón absorbido - 2,08.

Comentario. La sección transversal para la captura de neutrones lentos para producir el isótopo 2 sii (oo barn), de modo que la sección transversal total de absorción de neutrones lentos es 645 barn.

• - fisión espontánea (probabilidad 7*10~9%);
• - desintegración de los cúmulos con formación de nucleidos 2 °Ne, 2 5Ne y 28 Mg (las probabilidades, respectivamente, son 8-io_10%, 8-kg 10%, 8*10",0%):

Arroz. 1.

El único isómero conocido es el 2 35n»u (7/ 2 = 2b min).

Actividad específica 2 35C 7,77-4 Bq/g. La masa crítica de uranio apto para armas (93,5% 2 35U) para una bola con reflector es 15-7-23 kg.

La fisión 2 » 5U se utiliza en armas atómicas, para la producción de energía y para la síntesis de actínidos importantes. La reacción en cadena se mantiene por el exceso de neutrones producido durante la fisión del 2 35C.

Urán-236 se encuentra naturalmente en la Tierra en pequeñas cantidades (hay más en la Luna), emisor a (?

Arroz. 2. Familia radiactiva 4/7+2 (incluido -з 8 и).

En un reactor atómico, 2 sz absorbe un neutrón térmico, después de lo cual se fisiona con una probabilidad del 82%, y con una probabilidad del 18% emite un cuanto y y se convierte en 2 sb y (para 100 núcleos fisionados 2 35U hay son 22 núcleos formados 2 3 6 U). En pequeñas cantidades forma parte del combustible fresco; Se acumula cuando el uranio se irradia con neutrones en un reactor y, por lo tanto, se utiliza como “dispositivo de señalización” para el combustible nuclear gastado. 2 hb y se forma como subproducto durante la separación de isótopos por difusión de gas durante la regeneración de combustible nuclear usado. 236 U es un veneno de neutrones que se forma en un reactor de potencia; su presencia en el combustible nuclear se compensa con un alto nivel de enriquecimiento 2 35 U.

2 z b y se utiliza como trazador de la mezcla de aguas oceánicas.

uranio-237,T&= 6,75 días, emisor beta y gamma, se pueden obtener de reacciones nucleares:

Detección 287 y llevada a cabo en línea con Ey= o,ob MeV (36%), 0,114 MeV (0,06%), 0,165 MeV (2,0%), 0,208 MeV (23%)

El 237U se utiliza en el método de radiotrazador en la investigación química. La medición de la concentración (2-4°Am) en la lluvia radiactiva procedente de pruebas de armas atómicas proporciona información valiosa sobre el tipo de carga y el equipo utilizado.

Urán-238- pertenece a la familia 4P+2, es fisible por neutrones de alta energía (más de 1,1 MeV), capaz de fisión espontánea, forma la base del uranio natural (99,27%), emisor a, 7’; /2=4>468-109 años, se desintegra directamente en 2 34Th, forma varios radionucleidos genéticamente relacionados y después de 18 productos se convierte en 206 Рb. El 2 3 8 U puro tiene una radiactividad específica de 1,22-104 Bq. La vida media es muy larga, alrededor de 10 16 años, por lo que la probabilidad de fisión en relación con el proceso principal, la emisión de una partícula alfa, es de sólo 10" 7. Un kilogramo de uranio produce sólo 10 fisiones espontáneas por segundo. y durante el mismo tiempo las partículas alfa emiten 20 millones de núcleos.Núclidos madre: 2 4 2 Pu(a), *38ra(p-) 234Th, hija T,/ 2 = 2 :i 4 Th.

El uranio-238 se forma como resultado de las siguientes desintegraciones:

2 (V0 4) 2 ] 8H 2 0. Entre los minerales secundarios, es común el uranilfosfato de calcio hidratado Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0. A menudo, el uranio en los minerales va acompañado de otros elementos útiles: el titanio. , tantalio, tierras raras. Por lo tanto, es natural esforzarse por lograr un procesamiento complejo de minerales que contienen uranio.

Propiedades físicas básicas del uranio: masa atómica 238,0289 uma. (g/mol); radio atómico 138 pm (1 pm = 12 m); energía de ionización (primer electrón 7,11 eV; configuración electrónica -5f36d‘7s 2; estados de oxidación 6, 5, 4, 3; GP l = 113 2, 2 °; tt,1=3818°; densidad 19,05; capacidad calorífica específica 0,115 JDKmol); resistencia a la tracción 450 MPa, calor de fusión 12,6 kJ/mol, calor de evaporación 417 kJ/mol, calor específico 0,115 J/(mol-K); volumen molar 12,5 cm3/mol; temperatura característica de Debye © D =200K, temperatura de transición al estado superconductor aproximadamente.68K.

El uranio es un metal pesado, de color blanco plateado y brillante. Es ligeramente más blando que el acero, maleable, flexible, tiene ligeras propiedades paramagnéticas y es pirofórico en forma de polvo. El uranio tiene tres formas alotrópicas: alfa (ortorrómbica, a-U, parámetros de red 0=285, b= 587, c=49b pm, estable hasta 667,7°), beta (tetragonal, p-U, estable de 667,7 a 774,8°), gamma (con una red cúbica centrada en el cuerpo, y-U, existente desde 774,8° hasta los puntos de fusión, frm= ii34 0), en el que el uranio es más maleable y conveniente para su procesamiento.

A temperatura ambiente, la fase a ortorrómbica es estable; la estructura prismática consta de capas atómicas onduladas paralelas al plano. A B C, en una red prismática extremadamente asimétrica. Dentro de las capas, los átomos están estrechamente conectados, mientras que la fuerza de los enlaces entre los átomos en las capas adyacentes es mucho más débil (Figura 4). Esta estructura anisotrópica dificulta la aleación del uranio con otros metales. Sólo el molibdeno y el niobio crean aleaciones en fase sólida con el uranio. Sin embargo, el uranio metálico puede interactuar con muchas aleaciones y formar compuestos intermetálicos.

En el rango 668^775° hay (3-uranio. La red de tipo tetragonal tiene una estructura en capas con capas paralelas al plano ab en posiciones 1/4С, 1/2 Con y 3/4C de la celda unitaria. A temperaturas superiores a 775° se forma uranio-y con una red cúbica centrada en el cuerpo. La adición de molibdeno permite que la fase y esté presente a temperatura ambiente. El molibdeno forma una amplia gama de soluciones sólidas con uranio y y estabiliza la fase y a temperatura ambiente. El uranio y es mucho más blando y maleable que las frágiles fases a y (3.

La irradiación de neutrones tiene un impacto significativo en las propiedades físicas y mecánicas del uranio, provocando un aumento en el tamaño de la muestra, un cambio de forma, así como un fuerte deterioro de las propiedades mecánicas (fluencia, fragilización) de los bloques de uranio durante la funcionamiento de un reactor nuclear. El aumento de volumen se debe a la acumulación en el uranio durante la fisión de impurezas de elementos con menor densidad (traducción 1% El uranio en elementos de fragmentación aumenta el volumen en un 3,4%).

Arroz. 4. Algunas estructuras cristalinas de uranio: a - a-uranio, b - p-uranio.

Los métodos más habituales para la obtención de uranio en estado metálico son la reducción de sus fluoruros con metales alcalinos o alcalinotérreos o la electrólisis de sales fundidas. El uranio también se puede obtener mediante reducción metalotérmica a partir de carburos con tungsteno o tantalio.

La capacidad de ceder electrones fácilmente determina las propiedades reductoras del uranio y su mayor actividad química. El uranio puede interactuar con casi todos los elementos excepto los gases nobles, adquiriendo estados de oxidación +2, +3, +4, +5, +6. En solución la valencia principal es 6+.

El uranio metálico, que se oxida rápidamente en el aire, está cubierto por una película iridiscente de óxido. El polvo fino de uranio se enciende espontáneamente en el aire (a temperaturas de 1504-175°), formando y;) Ov. A 1000°, el uranio se combina con el nitrógeno, formando nitruro de uranio amarillo. El agua puede reaccionar con el metal, lentamente a bajas temperaturas y rápidamente a altas temperaturas. El uranio reacciona violentamente con agua hirviendo y vapor para liberar hidrógeno, que forma un hidruro con el uranio.

Esta reacción es más enérgica que la combustión de uranio en oxígeno. Esta actividad química del uranio hace necesario proteger el uranio en los reactores nucleares del contacto con el agua.

El uranio se disuelve en ácidos clorhídrico, nítrico y otros ácidos, formando sales de U(IV), pero no interactúa con los álcalis. El uranio desplaza el hidrógeno de los ácidos inorgánicos y las soluciones salinas de metales como el mercurio, la plata, el cobre, el estaño, el platino y el oro. Cuando se agitan vigorosamente, las partículas metálicas de uranio comienzan a brillar.

Las características estructurales de las capas electrónicas del átomo de uranio (la presencia de electrones ^/) y algunas de sus propiedades fisicoquímicas sirven de base para clasificar el uranio como miembro de la serie de actínidos. Sin embargo, existe una analogía química entre el uranio y el Cr, Mo y W. El uranio es muy reactivo y reacciona con todos los elementos excepto los gases nobles. En la fase sólida, ejemplos de U(VI) son el trióxido de uranilo U0 3 y el cloruro de uranilo U0 2 C1 2. Tetracloruro de uranio UC1 4 y dióxido de uranio U0 2

Ejemplos de U(IV). Las sustancias que contienen U(IV) suelen ser inestables y se vuelven hexavalentes cuando se exponen al aire durante mucho tiempo.

En el sistema uranio-oxígeno se instalan seis óxidos: UO, U0 2, U 4 0 9 y 3 Ov, U0 3. Se caracterizan por una amplia gama de homogeneidad. El U0 2 es un óxido básico, mientras que el U0 3 es anfótero. U0 3: interactúa con el agua para formar varios hidratos, los más importantes de los cuales son el ácido diuránico H 2 U 2 0 7 y el ácido uránico H 2 1U 4. Con los álcalis, U0 3 forma sales de estos ácidos: uranatos. Cuando el U0 3 se disuelve en ácidos, se forman sales del catión uranilo doblemente cargado U0 2 a+.

El dióxido de uranio, U0 2, de composición estequiométrica es de color marrón. A medida que aumenta el contenido de oxígeno en el óxido, el color cambia de marrón oscuro a negro. Estructura cristalina del tipo CaF 2, A = 0,547 nm; densidad 10,96 g/cm"* (la densidad más alta entre los óxidos de uranio). T , pl = 2875 0 , Tk „ = 3450°, D#°298 = -1084,5 kJ/mol. El dióxido de uranio es un semiconductor con conductividad hueca y un fuerte paraimán. PMC = 0,015 mg/m3. Insoluble en agua. A una temperatura de -200° añade oxígeno, alcanzando la composición U0 2>25.

El óxido de uranio (IV) se puede preparar mediante las siguientes reacciones:

El dióxido de uranio presenta sólo propiedades básicas: corresponde al hidróxido básico U(OH) 4, que luego se convierte en hidróxido hidratado U0 2 H 2 0. El dióxido de uranio se disuelve lentamente en ácidos fuertes no oxidantes en ausencia de oxígeno atmosférico con el formación de iones III +:

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

Es soluble en ácidos concentrados y la velocidad de disolución se puede aumentar significativamente agregando iones de flúor.

Cuando se disuelve en ácido nítrico, se produce la formación del ion uranilo 1O 2 2+:

El octaóxido de triurano U 3 0s (óxido de uranio) es un polvo cuyo color varía del negro al verde oscuro; cuando se aplasta fuertemente, adquiere un color verde oliva. Grandes cristales negros dejan rayas verdes en la porcelana. Se conocen tres modificaciones cristalinas de U 3 0. h: a-U 3 C>8 - estructura cristalina rómbica (grupo espacial C222; 0 = 0,671 nm; 6 = 1,197 nm; c = o,83 nm; d =0,839 nm); p-U 3 0e - estructura cristalina rómbica (grupo espacial Stst; 0=0,705 nm; 6=1,172 nm; 0=0,829 nm. El inicio de la descomposición es oooo° (transiciones a 100 2), MPC = 0,075 mg/m3.

U 3 C>8 se puede obtener mediante la reacción:

Por calcinación U0 2, U0 2 (N0 3) 2, U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 o (NH 4) 2 U 2 0 7 a 750 0 en aire o en atmósfera de oxígeno ( p = 150+750 mmHg) obtener U 3 08 estequiométricamente puro.

Cuando se calcina U 3 0s a T>oooo°, se reduce a 10 2 , pero al enfriarse al aire vuelve a U 3 0s. U 3 0e se disuelve solo en ácidos fuertes concentrados. En los ácidos clorhídrico y sulfúrico se forma una mezcla de U(IV) y U(VI), y en el ácido nítrico, nitrato de uranilo. Los ácidos sulfúrico y clorhídrico diluidos reaccionan muy débilmente con el U 3 Os incluso cuando se calientan, la adición de agentes oxidantes (ácido nítrico, pirolusita) aumenta drásticamente la velocidad de disolución. El H 2 SO 4 concentrado disuelve el U 3 Os para formar U(S0 4) 2 y U0 2 S0 4 . El ácido nítrico disuelve el U 3 Oe para formar nitrato de uranilo.

Trióxido de uranio, U0 3: una sustancia cristalina o amorfa de color amarillo brillante. Reacciona con el agua. MPC = 0,075 mg/m3.

Se obtiene calcinando poliuranatos de amonio, peróxido de uranio, oxalato de uranilo a 300-500° y nitrato de uranilo hexahidratado. Esto produce un polvo naranja de estructura amorfa con una densidad

6,8 g/cm2. La forma cristalina de IU 3 se puede obtener por oxidación de U 3 0 8 a temperaturas de 450°h-750° en un flujo de oxígeno. Hay seis modificaciones cristalinas de U0 3 (a, (3, y> §> ?, n) - U0 3 es higroscópico y en aire húmedo se convierte en hidróxido de uranilo. Su calentamiento a 520°-^6oo° da un compuesto de composición 1U 2>9, un calentamiento adicional a 6oo° permite obtener U 3 Os.

El hidrógeno, el amoníaco, el carbono, los metales alcalinos y alcalinotérreos reducen el U0 3 a U0 2. Al pasar una mezcla de gases HF y NH 3, se forma UF 4. A mayor valencia, el uranio exhibe propiedades anfóteras. Cuando se expone a los ácidos U0 3 o sus hidratos, se forman sales de uranilo (U0 2 2+), de color amarillo verdoso:

La mayoría de las sales de uranilo son muy solubles en agua.

Cuando se fusiona con álcalis, U0 3 forma sales de ácido uránico: uranatos MDKH:

Con soluciones alcalinas, el trióxido de uranio forma sales de ácidos poliuránicos: poliuranatos DHM 2 0y1U 3 pH^O.

Las sales de ácido uránico son prácticamente insolubles en agua.

Las propiedades ácidas del U(VI) son menos pronunciadas que las básicas.

El uranio reacciona con el flúor a temperatura ambiente. La estabilidad de los haluros superiores disminuye de fluoruros a yoduros. Los fluoruros UF 3, U4F17, U2F9 y UF 4 no son volátiles y el UFe es volátil. Los fluoruros más importantes son el UF 4 y el UFe.

Ftppippiyanir okgilya t"yanya ppptrkart según la práctica:

La reacción en lecho fluidizado se lleva a cabo según la ecuación:

Es posible utilizar agentes fluorantes: BrF 3, CC1 3 F (Freon-11) o CC1 2 F 2 (Freon-12):

El fluoruro de uranio (1U) UF 4 (“sal verde”) es un polvo de color verdoso azulado a esmeralda. G 11L = yuz6°; Гк,«,.=-1730°. DN° 29 8 = 1856 kJ/mol. La estructura cristalina es monoclínica (sp. gp. C2/s; 0=1,273 nm; 5=1,075 nm; 0=0,843 nm; re= 6,7 nm; p=12b°20"; densidad 6,72 g/cm3. El UF 4 es un compuesto estable, inactivo, no volátil y poco soluble en agua. El mejor disolvente para el UF 4 es el ácido perclórico fumante HC10 4. Se disuelve en ácidos oxidantes para formar una sal de uranilo que se disuelve rápidamente en una solución caliente de Al(NO 3) 3 o AlCl 3, así como en una solución de ácido bórico acidificada con H 2 SO 4, HC10 4 o HC1. Agentes complejantes que unen iones fluoruro, por ejemplo Por ejemplo, Fe3 +, Al3 + o ácido bórico, también contribuyen a la disolución del UF 4. Con fluoruros de otros metales forma una serie de sales dobles poco solubles (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7, etc.). NH 4 UF 5 tiene importancia industrial.

El fluoruro de U(IV) es un producto intermedio en la preparación.

tanto UF6 como uranio metálico.

El UF 4 se puede obtener mediante reacciones:

o por reducción electrolítica de fluoruro de uranilo.

Hexafluoruro de uranio UFe: a temperatura ambiente, cristales de color marfil con un alto índice de refracción. Densidad

5,09 g/cmz, densidad del líquido UFe - 3,63 g/cmz. Compuesto volátil. Tvoag = 5^>5°> Gil=b4.5° (bajo presión). La presión de vapor saturado llega a la atmósfera a 560°. Entalpía de formación AH° 29 8 = -211b kJ/mol. La estructura cristalina es ortorrómbica (grupo espacial. RPT; 0=0,999 nm; fe= 0,8962 nm; c=0,5207 nm; d 5.060 nm (25 0). MPC - 0,015 mg/m3. Desde el estado sólido, el UF6 puede sublimarse (sublimarse) hasta convertirse en gas, sin pasar por la fase líquida en una amplia gama de presiones. Calor de sublimación a 50 0 50 kJ/mg. La molécula no tiene momento dipolar, por lo que el UF6 no se asocia. El vapor de UFr es un gas ideal.

Se obtiene por la acción del flúor sobre su compuesto U:

Además de las reacciones en fase gaseosa, también existen reacciones en fase líquida.

producir UF6 utilizando halofluoruros, por ejemplo

Existe una forma de obtener UF6 sin el uso de flúor: mediante oxidación de UF 4:

El UFe no reacciona con el aire seco, el oxígeno, el nitrógeno y el C0 2, pero al entrar en contacto con el agua, incluso con trazas de ella, sufre hidrólisis:

Interactúa con la mayoría de los metales, formando fluoruros, lo que complica los métodos de almacenamiento. Los materiales de recipiente adecuados para trabajar con UF6 son: Ni, Monel y Pt en estado calentado, en frío también teflón, cuarzo y vidrio absolutamente secos, cobre y aluminio. A temperaturas de 25-0°C forma compuestos complejos con fluoruros de metales alcalinos y plata del tipo 3NaFUFr>, 3KF2UF6.

Se disuelve bien en diversos líquidos orgánicos, ácidos inorgánicos y todos los halofluoruros. Inerte al secado 0 2, N 2, C0 2, C1 2, Br 2. La UFr se caracteriza por reacciones de reducción con la mayoría de los metales puros. El UF6 reacciona vigorosamente con los hidrocarburos y otras sustancias orgánicas, por lo que los recipientes cerrados con UFe pueden explotar. El UF6 en el rango de 25 -r100° forma sales complejas con fluoruros de metales alcalinos y otros. Esta propiedad se utiliza en tecnología de extracción selectiva de UF.

Los hidruros de uranio UH 2 y UH 3 ocupan una posición intermedia entre los hidruros salinos y los hidruros del tipo de soluciones sólidas de hidrógeno en el metal.

Cuando el uranio reacciona con el nitrógeno, se forman nitruros. Hay cuatro fases conocidas en el sistema U-N: ONU (nitruro de uranio), a-U 2 N 3 (sesquinitruro), p- U 2 N 3 y ONU If90. No es posible alcanzar la composición UN 2 (dinitruro). Las síntesis de mononitruro de uranio ONU son fiables y están bien controladas, y es mejor realizarlas directamente a partir de los elementos. Los nitruros de uranio son sustancias en polvo cuyo color varía del gris oscuro al gris; Parece metal. UN tiene una estructura cristalina cúbica centrada en las caras, como NaCl (0 = 4,8892 A); (/=14.324, 7^=2855°, estable en vacío hasta 1700 0. Se prepara haciendo reaccionar U o hidruro de U con N 2 o NH 3 , descomposición de nitruros de U superiores a 1300° o su reducción con uranio metálico. U 2 N 3 se conoce en dos modificaciones polimórficas: a cúbica y p hexagonal (0 = 0,3688 nm, 6 = 0,5839 nm), libera N 2 en un vacío por encima de 8oo°. Se obtiene reduciendo UN 2 con hidrógeno. El dinitruro UN2 se sintetiza haciendo reaccionar U con N2 bajo alta presión de N2. Los nitruros de uranio son fácilmente solubles en ácidos y soluciones alcalinas, pero se descomponen con álcalis fundidos.

El nitruro de uranio se obtiene mediante reducción carbotérmica de óxido de uranio en dos etapas:

Calentamiento en argón a 7M450 0 durante 10*20 horas

El nitruro de uranio de una composición cercana al dinitruro, UN 2, se puede obtener exponiendo UF 4 a amoníaco a alta temperatura y presión.

El dinitruro de uranio se descompone cuando se calienta:

El nitruro de uranio, enriquecido en 2,35 U, tiene una mayor densidad de fisión, conductividad térmica y punto de fusión que los óxidos de uranio, el combustible tradicional de los reactores de energía modernos. También tiene buenas propiedades mecánicas y una estabilidad superior a los combustibles tradicionales. Por tanto, este compuesto se considera una base prometedora para el combustible nuclear en reactores de neutrones rápidos (reactores nucleares de cuarta generación).

Comentario. Es muy útil enriquecer a la ONU para el 5N, porque .4 N tiende a capturar neutrones, generando el isótopo radiactivo 14 C a través de la reacción (n,p).

El carburo de uranio UC 2 (fase ?) es una sustancia cristalina de color gris claro con brillo metálico. En el sistema U-C (carburos de uranio), hay UC 2 (fase?), UC 2 (b 2 fases), U 2 C 3 (fase e), UC (b 2 fases) - carburos de uranio. El dicarburo de uranio UC 2 se puede obtener mediante las reacciones:

U + 2C^UC 2 (54v)

Los carburos de uranio se utilizan como combustible para reactores nucleares y son prometedores como combustible para motores de cohetes espaciales.

Nitrato de uranilo, nitrato de uranilo, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. El papel del metal en esta sal lo desempeña el catión uranilo 2+. Cristales amarillos con un tinte verdoso, fácilmente solubles en agua. Una solución acuosa es ácida. Soluble en etanol, acetona y éter, insoluble en benceno, tolueno y cloroformo. Cuando se calientan, los cristales se funden y liberan HN0 3 y H 2 0. El hidrato cristalino se evapora fácilmente en el aire. Una reacción característica es que bajo la acción del NH 3 se forma un precipitado amarillo de amonio-uranio.

El uranio es capaz de formar compuestos organometálicos. Ejemplos de ello son los derivados de ciclopentadienilo de composición U(C 5 H 5) 4 y sus u(C 5 H 5) 3 G o u(C 5 H 5) 2 G 2 sustituidos con halógeno.

En soluciones acuosas, el uranio es más estable en el estado de oxidación de U(VI) en forma del ion uranilo U0 2 2+. En menor medida, se caracteriza por el estado U(IV), pero puede presentarse incluso en la forma U(III). El estado de oxidación del U(V) puede existir como el ion IO2+, pero este estado rara vez se observa debido a su tendencia a la desproporción y la hidrólisis.

En soluciones neutras y ácidas, el U(VI) existe en forma de U0 2 2+, un ion uranilo amarillo. Las sales de uranilo bien solubles incluyen nitrato U0 2 (N0 3) 2, sulfato U0 2 S0 4, cloruro U0 2 C1 2, fluoruro U0 2 F 2, acetato U0 2 (CH 3 C00) 2. Estas sales se liberan de soluciones en forma de hidratos cristalinos con diferente número de moléculas de agua. Las sales de uranilo ligeramente solubles son: oxalato U0 2 C 2 0 4, fosfatos U0 2 HP0. y UO2P2O4, fosfato de uranilo de amonio UO2NH4PO4, vanadato de uranilo de sodio NaU0 2 V0 4, ferrocianuro (U0 2) 2. El ion uranilo se caracteriza por una tendencia a formar compuestos complejos. Así, se conocen complejos con iones flúor del tipo -, 4-; complejos de nitrato' y 2 *; complejos de ácido sulfúrico 2 " y 4-; complejos de carbonato 4 " y 2 ", etc. Cuando los álcalis actúan sobre soluciones de sales de uranilo, se liberan precipitados poco solubles de diuranatos del tipo Me 2 U 2 0 7 (monouranatos Me 2 U0 4 no se aíslan de soluciones, se obtienen por fusión de óxidos de uranio con álcalis). Se conocen poliuranatos Me 2 U n 0 3 n+i (por ejemplo, Na 2 U60i 9).

El U(VI) se reduce en soluciones ácidas a U(IV) mediante hierro, zinc, aluminio, hidrosulfito de sodio y amalgama de sodio. Las soluciones están coloreadas en verde. Los álcalis precipitan de ellos hidróxido U0 2 (0H) 2, ácido fluorhídrico - fluoruro UF 4 -2,5H 2 0, ácido oxálico - oxalato U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0. El ion U 4+ tiene tendencia a forma menos complejos que los iones uranilo.

El uranio (IV) en solución se encuentra en forma de iones U 4+, que están altamente hidrolizados e hidratados:

En soluciones ácidas, se suprime la hidrólisis.

El uranio (VI) en solución forma el oxocatión de uranilo - U0 2 2+ Se conocen numerosos compuestos de uranilo, ejemplos de los cuales son: 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, etc.

Tras la hidrólisis del ion uranilo, se forman varios complejos multinucleares:

Con hidrólisis adicional, aparecen U 3 0s(0H) 2 y luego U 3 0 8 (0H) 4 2 -.

Para la detección cualitativa de uranio se utilizan métodos de análisis químicos, luminiscentes, radiométricos y espectrales. Los métodos químicos se basan predominantemente en la formación de compuestos coloreados (por ejemplo, el color marrón rojizo de un compuesto con ferrocianuro, amarillo con peróxido de hidrógeno, azul con reactivo de arsenazo). El método luminiscente se basa en la capacidad de muchos compuestos de uranio de producir un brillo amarillento verdoso cuando se exponen a los rayos ultravioleta.

La determinación cuantitativa del uranio se realiza mediante varios métodos. Los más importantes son: los métodos volumétricos, que consisten en la reducción de U(VI) a U(IV) seguida de titulación con soluciones de agentes oxidantes; métodos gravimétricos: precipitación de uranatos, peróxido, cupferranatos de U(IV), hidroxiquinolato, oxalato, etc. seguido de calcinación a 00° y pesaje U 3 0s; los métodos polarográficos en solución de nitrato permiten determinar 10*7-g10-9 g de uranio; numerosos métodos colorimétricos (por ejemplo, con H 2 0 2 en medio alcalino, con el reactivo arsenazo en presencia de EDTA, con dibenzoilmetano, en forma de complejo de tiocianato, etc.); método luminiscente, que permite determinar cuándo se fusiona con NaF para yu 11 g uranio.

235U pertenece al grupo A de riesgo de radiación, la actividad mínima significativa es MZA = 3,7-10 4 Bq, 2 3 8 y - al grupo D, MZA = 3,7-6 Bq (300 g).

El contenido del artículo.

URANO, U (uranio), elemento químico metálico de la familia de los actínidos, que incluye Ac, Th, Pa, U y elementos transuránicos (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). El uranio ha ganado prominencia debido a su uso en armas nucleares y energía nuclear. Los óxidos de uranio también se utilizan para colorear vidrio y cerámica.

Estar en la naturaleza.

El contenido de uranio en la corteza terrestre es del 0,003% y se encuentra en la capa superficial de la tierra en forma de cuatro tipos de depósitos. En primer lugar, se trata de vetas de uraninita, o brea de uranio (dióxido de uranio UO 2), muy rica en uranio, pero rara. Van acompañados de depósitos de radio, ya que el radio es un producto directo de la desintegración isotópica del uranio. Estas vetas se encuentran en Zaire, Canadá (Great Bear Lake), República Checa y Francia. La segunda fuente de uranio son los conglomerados de minerales de torio y uranio junto con minerales de otros minerales importantes. Los conglomerados suelen contener cantidades suficientes de oro y plata para ser recuperados, siendo elementos asociados uranio y torio. Grandes depósitos de estos minerales se encuentran en Canadá, Sudáfrica, Rusia y Australia. La tercera fuente de uranio son las rocas sedimentarias y areniscas ricas en el mineral carnotita (uranil vanadato de potasio), que contiene, además de uranio, una cantidad significativa de vanadio y otros elementos. Estos minerales se encuentran en los estados occidentales de los Estados Unidos. Las lutitas de hierro y uranio y los minerales de fosfato constituyen una cuarta fuente de sedimentos. En las esquistos de Suecia se encuentran ricos depósitos. Algunos minerales de fosfato en Marruecos y Estados Unidos contienen cantidades significativas de uranio, y los depósitos de fosfato en Angola y la República Centroafricana son aún más ricos en uranio. La mayoría de los lignitos y algunos carbones suelen contener impurezas de uranio. Se han encontrado yacimientos de lignito ricos en uranio en Dakota del Norte y del Sur (EE.UU.) y carbones bituminosos en España y la República Checa.

Apertura.

Urano fue descubierto en 1789 por el químico alemán M. Klaproth, quien nombró al elemento en honor al descubrimiento del planeta Urano 8 años antes. (Klaproth fue el químico líder de su tiempo; también descubrió otros elementos, incluidos Ce, Ti y Zr.) De hecho, la sustancia que obtuvo Klaproth no fue uranio elemental, sino una forma oxidada del mismo, y el uranio elemental se obtuvo por primera vez mediante el químico francés E. .Peligo en 1841. Desde el momento del descubrimiento hasta el siglo XX. El uranio no tenía la importancia que tiene hoy, aunque sí se determinaron muchas de sus propiedades físicas, así como su masa atómica y densidad. En 1896, A. Becquerel estableció que las sales de uranio tienen una radiación que ilumina una placa fotográfica en la oscuridad. Este descubrimiento impulsó a los químicos a investigar en el campo de la radiactividad y en 1898 los físicos franceses, cónyuges P. Curie y M. Sklodowska-Curie, aislaron sales de los elementos radiactivos polonio y radio, y E. Rutherford, F. Soddy, K. Fayans. y otros científicos desarrollaron la teoría de la desintegración radiactiva, que sentó las bases de la química y la energía nucleares modernas.

Primeros usos del uranio.

Aunque se conocía la radiactividad de las sales de uranio, en el primer tercio de este siglo sus minerales se utilizaban sólo para obtener el radio acompañante, y el uranio se consideraba un subproducto indeseable. Su uso se concentró principalmente en la tecnología cerámica y la metalurgia; Los óxidos de uranio se utilizaron ampliamente para colorear el vidrio en colores que iban del amarillo pálido al verde oscuro, lo que contribuyó al desarrollo de una producción de vidrio económica. Hoy en día, los productos de estas industrias se identifican como fluorescentes bajo los rayos ultravioleta. Durante la Primera Guerra Mundial y poco después, el uranio en forma de carburo se utilizó en la producción de aceros para herramientas, similares al Mo y al W; Un 4-8% de uranio reemplazó al tungsteno, cuya producción era limitada en ese momento. Para obtener aceros para herramientas entre 1914 y 1926 se producían anualmente varias toneladas de ferrouranio que contenían hasta un 30% (en masa) de U. Sin embargo, este uso de uranio no duró mucho.

Usos modernos del uranio.

La industria del uranio comenzó a tomar forma en 1939, cuando se llevó a cabo la fisión del isótopo de uranio 235 U, lo que condujo a la implementación técnica de reacciones en cadena controladas de fisión del uranio en diciembre de 1942. Así nació la era del átomo. , cuando el uranio pasó de ser un elemento insignificante a uno de los elementos más importantes de la vida de la sociedad. La importancia militar del uranio para la producción de la bomba atómica y su uso como combustible en reactores nucleares hizo que la demanda de uranio aumentara astronómicamente. Es interesante la cronología del crecimiento de la demanda de uranio basada en la historia de los sedimentos en Great Bear Lake (Canadá). En 1930 se descubrió en este lago una mezcla de resina, una mezcla de óxidos de uranio, y en 1932 se estableció en esta zona la tecnología de purificación de radio. De cada tonelada de mineral (blenda de resina) se obtuvo 1 g de radio y aproximadamente media tonelada de subproducto, concentrado de uranio. Sin embargo, había poco radio y se detuvo su extracción. De 1940 a 1942, se reanudó el desarrollo y se comenzó a enviar mineral de uranio a los Estados Unidos. En 1949, se utilizó una purificación de uranio similar, con algunas mejoras, para producir UO 2 puro. Esta producción ha crecido y ahora es una de las mayores instalaciones de producción de uranio.

Propiedades.

El uranio es uno de los elementos más pesados ​​que se encuentran en la naturaleza. El metal puro es muy denso, dúctil, electropositivo con baja conductividad eléctrica y altamente reactivo.

El uranio tiene tres modificaciones alotrópicas: a-uranio (red cristalina ortorrómbica), existe en el rango desde temperatura ambiente hasta 668 ° C; b-uranio (red cristalina compleja de tipo tetragonal), estable en el rango de 668 a 774° C; gramo-uranio (red cristalina cúbica centrada en el cuerpo), estable desde 774°C hasta el punto de fusión (1132°C). Dado que todos los isótopos del uranio son inestables, todos sus compuestos presentan radiactividad.

Isótopos de uranio

238 U, 235 U, 234 U se encuentran en la naturaleza en una proporción de 99,3:0,7:0,0058, y 236 U se produce en cantidades mínimas. Todos los demás isótopos de uranio desde 226 U hasta 242 U se obtienen artificialmente. El isótopo 235 U es particularmente importante. Bajo la influencia de neutrones lentos (térmicos), se divide liberando una enorme energía. La fisión completa de 235 U da como resultado la liberación de un “equivalente de energía térmica” de 2H 10 7 kWh h/kg. La fisión de 235 U puede utilizarse no sólo para producir grandes cantidades de energía, sino también para sintetizar otros elementos actínidos importantes. El isótopo natural del uranio se puede utilizar en reactores nucleares para producir neutrones producidos por la fisión de 235 U, mientras que el exceso de neutrones que no requiere la reacción en cadena puede ser capturado por otro isótopo natural, lo que resulta en la producción de plutonio:

Cuando se bombardea 238 U con neutrones rápidos, se producen las siguientes reacciones:

Según este esquema, el isótopo más común, el 238 U, se puede convertir en plutonio-239, que, al igual que el 235 U, también es capaz de fisionarse bajo la influencia de neutrones lentos.

Actualmente se han obtenido una gran cantidad de isótopos artificiales de uranio. Entre ellos, el 233 U es particularmente notable porque también se fisiona al interactuar con neutrones lentos.

Algunos otros isótopos artificiales de uranio se utilizan a menudo como trazadores radiactivos en investigaciones químicas y físicas; esto es primero que nada b- emisor 237 U y a- emisor 232 U.

Conexiones.

El uranio, un metal altamente reactivo, tiene estados de oxidación de +3 a +6, está cerca del berilio en la serie de actividad, interactúa con todos los no metales y forma compuestos intermetálicos con Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg. , Mg, Ni, Pb, Sn y Zn. El uranio finamente triturado es especialmente reactivo y, a temperaturas superiores a 500 ° C, a menudo entra en reacciones características del hidruro de uranio. El uranio en trozos o virutas arde intensamente a 700-1000° C, y el vapor de uranio ya arde a 150-250° C; el uranio reacciona con el HF a 200-400° C, formando UF 4 y H 2 . El uranio se disuelve lentamente en HF concentrado o H 2 SO 4 y H 3 PO 4 al 85% incluso a 90 ° C, pero reacciona fácilmente con conc. HCl y menos activo con HBr o HI. Las reacciones más activas y rápidas del uranio con HNO 3 diluido y concentrado ocurren con la formación de nitrato de uranilo ( vea abajo). En presencia de HCl, el uranio se disuelve rápidamente en ácidos orgánicos, formando sales orgánicas U4+. Dependiendo del grado de oxidación, el uranio forma varios tipos de sales (las más importantes son las del U 4+, una de ellas el UCl 4 es una sal verde que se oxida fácilmente); Las sales de uranilo (radical UO 2 2+) del tipo UO 2 (NO 3) 2 son de color amarillo y tienen fluorescencia verde. Las sales de uranilo se forman disolviendo el óxido anfótero UO 3 (color amarillo) en un medio ácido. En un ambiente alcalino, el UO 3 forma uranatos como Na 2 UO 4 o Na 2 U 2 O 7. Este último compuesto (“uranilo amarillo”) se utiliza para la fabricación de esmaltes de porcelana y en la producción de vidrios fluorescentes.

Los haluros de uranio se estudiaron ampliamente entre 1940 y 1950, ya que se utilizaron para desarrollar métodos para separar isótopos de uranio para la bomba atómica o el reactor nuclear. El trifluoruro de uranio UF 3 se obtuvo mediante reducción de UF 4 con hidrógeno, y el tetrafluoruro de uranio UF 4 se obtiene de diversas formas mediante reacciones de HF con óxidos como UO 3 o U 3 O 8 o mediante reducción electrolítica de compuestos de uranilo. El hexafluoruro de uranio UF 6 se obtiene por fluoración del U o UF 4 con flúor elemental o por acción del oxígeno sobre el UF 4 . El hexafluoruro forma cristales transparentes con un alto índice de refracción a 64 °C (1137 mm Hg); el compuesto es volátil (bajo presión normal se sublima a 56,54 ° C). Los oxohaluros de uranio, por ejemplo los oxofluoruros, tienen la composición UO 2 F 2 (fluoruro de uranilo), UOF 2 (difluoruro de óxido de uranio).

Y Saturno), destaca, en primer lugar, por su movimiento inusual alrededor del Sol, es decir, a diferencia de todos los demás planetas, Urano gira "retrógrado". ¿Qué significa? Y es que si otros planetas, incluida nuestra Tierra, son como peonzas en movimiento (debido a la torsión, se produce un cambio de día y de noche), entonces Urano es como una bola que rueda y, como resultado, el cambio de día/ La noche, así como las estaciones en este planeta, son significativamente diferentes.

¿Quién descubrió Urano?

Pero comencemos nuestra historia sobre este planeta inusual con la historia de su descubrimiento. El planeta Urano fue descubierto por el astrónomo inglés William Herschel en 1781. Curiosamente, al observar su movimiento inusual, el astrónomo primero lo confundió y solo después de un par de años de observaciones recibió el estatus de planeta. Herschel quería llamarla "Estrella de Georg", pero la comunidad científica prefirió el nombre propuesto por Johann Bode: Urano, en honor al antiguo dios Urano, que es la personificación del cielo.

El dios Urano en la mitología antigua es el más antiguo de los dioses, el creador de todo y de todos (incluidos otros dioses), y también el abuelo del dios supremo Zeus (Júpiter).

Características del planeta Urano.

El uranio es 14,5 veces más pesado que nuestra Tierra. Sin embargo, es el planeta más ligero entre los planetas gigantes, ya que su planeta vecino, aunque de menor tamaño, tiene una masa mayor que Urano. La relativa ligereza de este planeta se debe a su composición, una parte importante de la cual es hielo, y el hielo de Urano es muy diverso: hay hielo de amoníaco, agua y metano. La densidad de Urano es 1,27 g/cm3.

Temperatura de Urano

¿Cuál es la temperatura en Urano? Debido a su distancia del Sol, hace, por supuesto, mucho frío, y el punto aquí no es solo su lejanía, sino también el hecho de que el calor interno de Urano es varias veces menor que el de otros planetas. El flujo de calor del planeta es extremadamente pequeño, menor que el de la Tierra. Como resultado, en Urano se registró una de las temperaturas más bajas del sistema solar: 224 C, que es incluso más baja que la de Neptuno, ubicado aún más lejos del Sol.

¿Hay vida en Urano?

A la temperatura descrita en el párrafo anterior, es obvio que el origen de la vida en Urano no es posible.

Atmósfera de Urano

¿Cómo es la atmósfera en Urano? La atmósfera de este planeta está dividida en capas, que están determinadas por la temperatura y la superficie. La capa exterior de la atmósfera comienza a una distancia de 300 km de la superficie convencional del planeta y se llama corona atmosférica; esta es la parte más fría de la atmósfera. Más cerca de la superficie se encuentran la estratosfera y la troposfera. Esta última es la parte más baja y densa de la atmósfera del planeta. La troposfera de Urano tiene una estructura compleja: está formada por nubes de agua, nubes de amoníaco y nubes de metano mezcladas de forma caótica.

La composición de la atmósfera de Urano se diferencia de la atmósfera de otros planetas por el alto contenido de helio y helio molecular. Además, una gran proporción de la atmósfera de Urano pertenece al metano, un compuesto químico que constituye el 2,3% de todas las moléculas de la atmósfera de ese lugar.

Foto del planeta Urano.

Superficie de Urano

La superficie de Urano consta de tres capas: un núcleo rocoso, un manto helado y una capa exterior de hidrógeno y helio, que se encuentran en estado gaseoso. También vale la pena señalar otro elemento importante que forma parte de la superficie de Urano: el hielo de metano, que crea lo que se llama el color azul característico del planeta.

Los científicos también utilizaron espectroscopia para detectar monóxido de carbono y dióxido de carbono en las capas superiores de la atmósfera.

Sí, Urano también tiene anillos (al igual que otros planetas gigantes), aunque no tan grandes y hermosos como los de su colega. Por el contrario, los anillos de Urano son oscuros y casi invisibles, ya que están formados por muchas partículas muy oscuras y pequeñas, cuyo diámetro varía desde un micrómetro hasta unos pocos metros. Curiosamente, los anillos de Urano fueron descubiertos antes que los anillos de otros planetas, a excepción de Saturno, incluso el descubridor del planeta W. Herschel afirmó haber visto anillos en Urano, pero luego no le creyeron, ya que los telescopios de Ese tiempo no tuvo suficiente poder para que otros astrónomos confirmaran lo que vio Herschel. Sólo dos siglos después, en 1977, los astrónomos estadounidenses Jameson Eliot, Douglas Mincom y Edward Dunham, utilizando el Observatorio Kuiper, pudieron observar los anillos de Urano con sus propios ojos. Además, esto sucedió por casualidad, ya que los científicos simplemente iban a observar la atmósfera del planeta y, sin esperarlo, descubrieron la presencia de anillos.

Actualmente se conocen 13 anillos de Urano, el más brillante de los cuales es el anillo épsilon. Los anillos de este planeta son relativamente jóvenes; se formaron después de su nacimiento. Existe la hipótesis de que los anillos de Urano se formaron a partir de los restos de algún satélite destruido del planeta.

Lunas de Urano

Hablando de lunas, ¿cuántas lunas crees que tiene Urano? Y tiene hasta 27 de ellos (al menos los que se conocen en este momento). Los más grandes son: Miranda, Ariel, Umbriel, Oberón y Titania. Todas las lunas de Urano son una mezcla de roca y hielo, a excepción de Miranda, que está hecha enteramente de hielo.

Así se ven los satélites de Urano en comparación con el planeta mismo.

Muchos satélites no tienen atmósfera, y algunos de ellos se mueven dentro de los anillos del planeta, por lo que también se les llama satélites internos, y todos ellos tienen una fuerte conexión con el sistema de anillos de Urano. Los científicos creen que Urano capturó muchas lunas.

Rotación de Urano

La rotación de Urano alrededor del Sol es quizás la característica más interesante de este planeta. Como escribimos anteriormente, Urano gira de manera diferente a todos los demás planetas, es decir, "retrógrado", como una bola que rueda sobre la Tierra. Como resultado de esto, el cambio de día y noche (según nuestro entendimiento habitual) en Urano ocurre solo cerca del ecuador del planeta, a pesar de que se encuentra muy bajo sobre el horizonte, aproximadamente como en las latitudes polares. en la tierra. En cuanto a los polos del planeta, el “día polar” y la “noche polar” se reemplazan una vez cada 42 años terrestres.

En cuanto al año en Urano, un año allí equivale a nuestros 84 años terrestres; es durante este tiempo que el planeta gira en su órbita alrededor del Sol.

¿Cuánto tiempo se tarda en volar a Urano?

¿Cuánto dura el vuelo a Urano desde la Tierra? Si, con las tecnologías modernas, un vuelo a nuestros vecinos más cercanos, Venus y Marte, lleva varios años, entonces un vuelo a planetas tan distantes como Urano puede llevar décadas. Hasta la fecha, sólo una nave espacial ha realizado tal viaje: la Voyager 2, lanzada por la NASA en 1977, llegó a Urano en 1986; como puede ver, el vuelo de ida duró casi una década.

También se planeó enviar el aparato Cassini, que estudiaba Saturno, a Urano, pero luego se decidió dejar Cassini cerca de Saturno, donde murió recientemente, en septiembre del año pasado.

• Tres años después de su descubrimiento, el planeta Urano se convirtió en el escenario de un panfleto satírico. Los escritores de ciencia ficción suelen mencionar este planeta en sus obras de ciencia ficción.
• Urano se puede ver en el cielo nocturno a simple vista, solo hay que saber dónde mirar y el cielo debe estar perfectamente oscuro (lo que, lamentablemente, no es posible en las ciudades modernas).
• Hay agua en el planeta Urano. Pero el agua de Urano está congelada, como hielo.
• El planeta Urano puede recibir con confianza los laureles de “el planeta más frío” del sistema solar.

Planeta Urano, vídeo

Y para concluir, un interesante vídeo sobre el planeta Urano.

Este artículo está disponible en inglés - .