Uran ist ein seltenes und teures radioaktives Metall, das silberfarben ist. Es wurde früher als Färbemittel für Keramik und farbiges Glas verwendet. Heute wird Uran jedoch wegen der Fähigkeit seiner Kerne zur Spaltung und Wärmeabgabe hoch geschätzt – dieses Material ist die Grundlage für Kernenergie und Kernwaffen. Es besteht die Meinung, dass Uran in Zukunft zur Herstellung von Raketentriebwerken verwendet werden kann. Es stellt sich heraus, dass dieses radioaktive chemische Element eine sehr wichtige Rolle in der Wissenschaft und sogar im Leben der einfachen Menschen spielt – nicht nur die Stromerzeugung und das Niveau der Waffen hängen davon ab, sondern auch die Fähigkeit der Menschen in der Zukunft, sie zu besuchen entfernte Planeten wie Mars und so weiter. Lassen Sie uns daher herausfinden, wie Uran abgebaut wird, wie viel es kostet und andere interessante Informationen.
Eine Uranprobe, ein industriell wünschenswertes, aber gefährliches chemisches Element
Inhalt
- 1 Wie wird Uran abgebaut?
- 2 Die Gesundheitsrisiken von Uran
- 3 Was ist Urananreicherung?
- 4 Wo ist das meiste Uran? abgebaut? ?
- 5 Wie viel kostet Uran?
Wie wird Uran abgebaut?
Uran ist ein seltenes radioaktives Metall, es steht an 38. Stelle in Bezug auf die Häufigkeit. Es gibt ziemlich viel davon in der Erdkruste, aber es ist sehr verstreut und bildet keine mächtigen Ablagerungen. In seiner reinen Form kommt es praktisch nicht vor, daher wird es aus Mineralien isoliert. Das häufigste Uranmineral ist Uranpech, das auch als Pechblende bekannt ist. Die Zusammensetzung dieses Minerals umfasst neben Uran selbst Radium, Actinium, Polonium und andere Elemente – Produkte des radioaktiven Zerfalls seiner Isotope. Ungefähr 99,4 % des Urans der Erde sind Uran-238, die restlichen 0,6 % sind Uran-235.
Nasturan ist ein uranhaltiges Mineral
Weil Uran ein radioaktives Metall ist, können seine Vorkommen mit Hilfe von Strahlungsmessgeräten gefunden werden. Doch die Gewinnung dieses Metalls ist ein sehr gefährliches Unterfangen, denn Strahlung schadet der menschlichen Gesundheit. Da Uran in der modernen Industrie eine sehr wichtige Rolle spielt, führt kein Weg an seinem Abbau vorbei.
Es gibt drei Hauptarten des Uranabbaus:
- offen, wird in Fällen verwendet, in denen sich Uranerz auf den Oberflächenschichten der Erdkruste befindet. Arbeiter graben mit Bulldozern ein großes Loch, laden das Erz auf Lastwagen und schicken es zum Verarbeitungskomplex;
- unterirdisch,verwendet in der tiefen Lokalisierung von radioaktivem Material. Arbeiter bohren einen vertikalen Schacht bis zu zwei Kilometer tief und heben das Erz mit Hilfe spezieller Lastenaufzüge. Das Gestein wird zerkleinert und von Verunreinigungen gereinigt, wodurch nur ein Niederschlag von Uransalzen zurückbleibt – es wird gelber Kuchen (Yellow Cake) genannt und verwandelt sich nach dem Kalzinierungsprozess in Uranoxid, das an der Börse gehandelt wird;
- In-situ-Laugung im Bohrloch,die sich grundlegend von den ersten beiden Methoden unterscheidet. In diesem Fall bohren Arbeiter an den Ecken des Sechsecks 6 Brunnen, durch die Schwefelsäure in das Erz gepumpt wird. Danach wird in der Mitte der Figur ein weiteres Loch gebohrt, mit dem die mit Uransalzen gesättigte Lösung extrahiert wird. Es wird durch spezielle Säulen geleitet, sodass die Uransalze nur auf einem speziellen Harz verbleiben. Als nächstes wird aus dem Harz ein gelber Kuchen hergestellt, aus dem Uranoxid hergestellt wird.
Der Prozess der Urangewinnung aus einem Steinbruch
Die Gefahr von Uran für die menschliche Gesundheit
Uran ist nicht nur wegen seiner ionisierenden Strahlung gefährlich – es ist ein Schwermetall, das dazu neigt, sich im Körper anzureichern. Ionisierende Strahlung provoziert die Entstehung von Krebs, was vielen von uns bereits bewusst ist. Und die Ansammlung von Schwermetallen im Körper führt zu deren Zerstörung: Gehirn, Herz, Lunge, Nieren und andere wichtige Organe des menschlichen Körpers sind in Gefahr. Und wenn Uran in den Körper einer Schwangeren oder eines Kindes gelangt, können ernsthafte Entwicklungsstörungen entstehen. Gefährliche Uranpartikel können auf verschiedene Weise in den Körper gelangen: durch Verschlucken, Einatmen und sogar durch Hautrisse.
Uran kann ernsthafte Gesundheitsschäden verursachen
Was ist Urananreicherung?
Natürliches Uran enthält drei Isotope: Uran-238, Uran-235 und Uran-234. Ich habe oben bereits angemerkt, dass der größte Teil des irdischen Urans das Isotop 238 ist, das ziemlich stabil ist und nicht in der Lage ist, eine nukleare Kettenreaktion unabhängig aufrechtzuerhalten. Um Kernbrennstoff herzustellen, muss unter allen Isotopen das Uran-235-Isotop unterschieden werden – dieser Prozess wird als Urananreicherung bezeichnet.
Uran-235 ist das wertvollste Isotop
Die Trennung von Isotopen ist sehr schwierig. Da die Isotope von Uran 238, 235 und 243 die gleichen chemischen Elemente sind, sind ihre Eigenschaften gleich und sogar der Unterschied in der Atommasse beträgt nur etwa 1%. Trotzdem ist es gerade der Unterschied in der Masse der Isotopenatome, der das Wesen der meisten Anreicherungsmethoden ausmacht. Die einfachste und gebräuchlichste Methode der Isotopentrennung ist die Gasdiffusion. Bei dieser Technologie wird eine gasförmige Uranverbindung in eine Zentrifuge gegeben, wo sich aufgrund der Trägheit schwere Moleküle an der Wand der Zentrifuge ansammeln. Es ist bekannt, dass das 235. Isotop aufgrund des Unterschieds in der Anzahl der Neutronen im Kern etwas leichter ist als das 238. Daher bleibt es während des Betriebs der Zentrifuge in der Mitte, während die schwereren an den Wänden haften bleiben.
Gaszentrifugen zur Urananreicherung
Wo wird das meiste Uran abgebaut?
Uran ist fast überall auf der Welt zu finden, aber führend in seiner Produktion sind Australien, Kanada und Kasachstan. In einigen Jahren werden China und einige afrikanische Länder in die Liste der größten Uranproduzenten aufgenommen. Australien ist seit vielen Jahren der unangefochtene Marktführer bei den Uranreserven der Welt. Nach Angaben der World Nuclear Association lagern in diesem Land etwa 31 % der weltweiten Uranreserven. Dies ist nicht verwunderlich, da es in Australien nicht weniger als 19 Uranlagerstätten gibt. Darunter auch die Mine Olympic Dam, in der jährlich bis zu 3.000 Tonnen Rohstoffe für Kernbrennstoffe abgebaut werden.
Olympic Dam Australian Mine
Wie Sie sehen können, ist Russland selten führend im Uranabbau. Aber nicht alles ist so schlimm – das Land steht an erster Stelle bei der Produktion von angereichertem Uran, was eine noch schwierigere Aufgabe ist als der Bergbau. Der große Erfolg Russlands bei der Urananreicherung ist auch nicht verwunderlich, da das Land selbst Gaszentrifugen herstellt und 40 % der weltweiten Kapazität zur Anreicherung eines chemischen Elements besitzt.
In Russland wird das meiste Uran in Krasnokamensk abgebaut
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Wie viel kostet Uran?
Der Rohstoff für die Herstellung von Kernbrennstoff ist Uranoxid. Der Uranmarkt war nach dem schrecklichen Unfall im japanischen Kernkraftwerk Fukushima-1 im Jahr 2011 nicht in bester Verfassung. Aber im Jahr 2020 begann sich die Situation zu verbessern und die Urankosten stiegen erheblich. Anfang März 2022 liegt der Preis pro Pfund (0,4 Kilogramm) Uranoxid bei etwa 48 $.
Uran wird in Form von „Tabletten“ verkauft
Es wird berichtet, dass Uran hauptsächlich zum Antrieb von 437 Atomkraftwerken benötigt wird befinden sich in verschiedenen Teilen unseres Planeten. Laut offenen Quellen verbrauchen sie jedes Jahr bis zu 62,5 Tausend Tonnen Uran.
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