Artikkelstart
Uran er et metallisk, radioaktivt grunnstoff i actinoide-rekken i grunnstoffenes periodesystem. Uranmetall er sølvhvitt, det er duktilt og det kan trekkes til tråder eller valses til folier. Uran eksisterer i tre krystallinske modifikasjoner: ortorombisk α-uran opp til 668 °C, tetragonalt β-uran ved 668–775 °C og kubisk romsentrert γ-uran over 775 °C.
Faktaboks
- Uttale
- urˈan
- Etymologi
- etter planeten Uranus
Naturlig uran består av tre isotoper: 234U (0,0055 prosent), 235U (0,720 prosent) og 238U (99,2745 prosent). De tre isotopene desintegrerer ved α-stråling med halveringstider på 4,468·109 år (238U), 7,04·108 år (235U) og 2,455·105 år (234U). Halveringstiden for 238U tilsvarer om lag Jordens alder. I tillegg til de tre naturlig forekommende er det laget og identifisert 23 isotoper med nukleontall (massetall = A) 217–233, 236, 237 og 239–242. Viktigst er 233U med halveringstid på 1,592·105 år. Lengst halveringstid av disse har 236U med 2,342·107 år.
De tre naturlige uranisotopene desintegrerer ved α-stråling til thoriumisotoper. Disse er også radioaktive og desintegrerer videre gjennom flere ledd som ender i isotoper av stabilt bly. Serien som begynner med 238U, ender i 206Pb. Den kalles uran- eller 4n+2-serien fordi alle nuklidene i serien kan uttrykkes ved formelen 4n+2 hvor n er et helt tall. 234U inngår i denne serien. Serien som begynner med 235U og slutter med blyisotopen 207Pb, kalles actinium- eller 4n+3-serien, se radioaktivitet (radioaktive serier).
I 1938 oppdaget Otto Hahn og Fritz Strassmann at uran fisjonerer når det bestråles med termiske (kinetisk langsomme) nøytroner. Urankjernen spaltes, og det dannes to nuklider (fisjonsfragmenter) med masse på omtrent halvparten av urans. Her inngår blant annet krypton og barium, strontium og xenon, yttrium og jod og lantan og brom. Massen av fisjonsfragmentene er noe mindre enn uranets, og denne masseforskjellen omdannes til energi (E = mc2). Ved fisjon frigjøres derved store mengder energi, og dette danner grunnlaget for utnyttelse av atom- eller kjerneenergien.
Eksperimenter viste at det bare var 235U som fisjonerte. For å kunne anvende atomenergien (og atombomber) var det derfor nødvendig å utvikle metoder for å anrike 235U eller separere 235U fra 238U. Slike metoder, som i hovedsak gikk ut på termisk diffusjon av UF6-gass og elektromagnetisk separasjon av ioner av UCl4, ble utviklet i USA i 1939–1945 (Manhattan-prosjektet).
Senere fant man at også 238U lot seg utnytte i fisjonsprosessen ved nøytroninnfangning og dannelse av 239U som β-desintegrerer til 239Np og videre til 239Pu, som er fissilt materiale.
\[\ce{^238U + ^1n -> ^239U ->[\beta -] ^239Np ->[\beta -] ^239Pu}\]
Også 233U er fissilt. Det fremstilles ved å bestråle naturlig thorium,232Th, med nøytroner i kjernereaktorer:
\[\ce{^232Th + ^1n -> ^233Th ->[\beta -] ^233Pa ->[\beta -] ^233U}\]
Kommentarer
Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.
Du må være logget inn for å kommentere.