uranij | ||
---|---|---|
| ||
Osnovna svojstva | ||
Element Simbol Atomski broj |
uranij U 92 | |
Kemijska skupina | aktinoidi | |
Grupa, perioda, Blok | Ac, 7, f | |
Izgled | srebrnasta krutina | |
Gustoća1 | 19 100 kg/m3 | |
Tvrdoća | 2,5–3 (po Mohsu) | |
Specifični toplinski kapacitet (cp ili cV)2 |
27,67 J mol–1 K–1 | |
Talište | 1132,2[1] °C | |
Vrelište3 | 3930[1] °C | |
Toplina taljenja | 9,14 kJ mol-1 | |
Toplina isparavanja | 417,1 kJ mol-1 | |
1 pri standardnom tlaku i temperaturi | ||
Atomska svojstva | ||
Atomska masa | 238,02891 (3) | |
Elektronska konfiguracija | [Rn] 5f36d17s2[1] |
Uranij je kemijski element atomskog (rednog) broja 92 i atomske mase 238,02891 (3). U periodnom sustavu elemenata predstavlja ga simbol U. Uranij (jednakovrijedan naziv uran[2]) jest srebrno-bijeli metalni kemijski element i pripada skupini aktinida u periodnome sustava elemenata. Dobio je ime po planetu Uranu, a otkrio ga je Martin Heinrich Klaproth 1789. godine. Osim 92 protona, jezgra uranija može imati između 141 i 146 neutrona. Najčešći izotopi uranija jesu U-238 (146 neutrona) i U-235 (143 neutrona). Atom uranija ima 92 elektrona od kojih su 6 valentni. Njegova je gustoća otprilike 70 % veća od gustoće olova, ali nije tolika kao kod zlata ili volframa. Uranij je slabo radioaktivan. U prirodi se u malim količinama pojavljuje u tlu, stijenama i vodi. U gospodarske se svrhe dobiva iz ruda poput uranita.
U prirodi se pojavljuje smjesa izotopa, uranija-238 (99,284 %), uranija-235 (0,711 %) i vrlo malih količina uranija-234 (0,0058 %). Raspada se polako emitirajući pritom alfa-čestice. Poluvijek uranija-238 jest 4,47 milijardi godina, a uranija-235 704 milijuna godina, pa služe u svrhu radiometrijskog datiranja.[3]
U nuklearna goriva ubrajaju se tri fisilna materijala: uranij-233, uranij-235 i plutonij-239. Samo jedan od njih nađen je u prirodi više nego u tragovima i to je uranij-235, a naziva se prirodno nuklearno gorivo. Druga dva nuklearna goriva dobivaju se umjetno, u nuklearnim reaktorima. Bombardiranjem neutronima uranija-238 nastaje plutonij-239, a od torija-232 nastaje uranij-233 i to su umjetna nuklearna goriva.
S obzirom na malu zastupljenost uranija-235, prirodni uranij kao gorivo mogu rabiti teškovodni i grafitom moderirani reaktori, dok lakovodni reaktori zahtijevaju obogaćeni uranij. Obogaćenje za lakovodne reaktore mijenja se od nešto manje od 2 % do maksimalno dozvoljenih 5 % (težinskih) uranij-235. Obogaćenje u podmorničkim reaktorima, a naročito u nuklearnom oružju jest veće. Osim obogaćena uranija, u procesu obogaćivanja nastaje i osiromašeni uranij gdje je težinski udio uranija-235 obično između 0,20 % i 0,35 %. Manji težinski udio uranija-235 u osiromašenom uraniju znači manju upotrebu prirodnog uranija, ali i veće troškove obogaćenja i obrnuto.[4]