Uran (prvek)

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

<!-- Zde je tabulka údajů; pro editaci textu článku vizte níže. --> {| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right" style="margin-left: 0.5em; width: 28em" | colspan="2" align="center" bgcolor="fefe00"| <font size=+1>'''Uran'''</font> |- | colspan="2" align="center" | [[Soubor:U-TableImage.png|290px|Uran]] |- align="center" | colspan="2" | [[Soubor:HEUraniumC.jpg|240px]]<br />Vysoce obohacený uran |----- ! colspan="2" bgcolor="#daa520" | Obecné |----- | [[Seznam chemických prvků podle abecedy|Název]], [[Seznam chemických prvků podle značky|značka]], [[Seznam chemických prvků podle atomového čísla|číslo]] | Uran, U, 92 |----- | [[Skupina prvků|Skupina]] | [[Aktinoidy]] |----- | [[Perioda periodické tabulky|perioda]], [[Blok periodické tabulky|blok]] | [[Prvek periody 7|7]], [[Blok f|f]] |----- | Hmotnostní část [[zemská kůra|zemské kůry]] || 3 · 10⁻⁴ % |----- ! colspan="2" bgcolor="#daa520" | Atomové vlastnosti |----- | [[Atomová hmotnost]] | 238,0289 [[Atomová hmotnostní konstanta|amu]] |----- | [[Atomový poloměr]] | 138,5 [[Pikometr|pm]] (α-Uran) |----- | [[Kovalentní poloměr]] | 142 pm |----- | [[van der Waalsův poloměr]] | 186 pm |----- | [[Elektronová konfigurace]] | [[Radon|[Rn]]]5f³6d¹7s² |----- | [[Elektron|e⁻]] na [[energetická hladina|energetickou hladinu]] | 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 |----- | [[Oxidační číslo|Oxidační čísla]] | 3, 4, 5, '''6''' (slabě [[Báze (chemie)|bazický]]) |----- | [[Hmotnostní schodek jádra]] | 1,908 [[Atomová hmotnostní konstanta|amu]] |----- | [[Vazebná energie jádra]] | 1 776,0 [[MeV]] |----- ! colspan="2" bgcolor="#daa520" | Fyzikální vlastnosti |----- | [[Skupenství]] | pevné |----- | [[Krystalografická soustava|Krystalová struktura]] | kosočtverečná |----- | [[Hustota]] |19 g/cm³ |----- | [[Magnetismus|Magnetické chování]] | paramagnetický |----- | [[Teplota tání]] | 1 405 [[kelvin|K]] (1 132 [[Stupeň Celsia|°C]]) |----- | [[Teplota varu]] | 4 404 K (4 131&nbsp;°C) |----- | [[Skupenské teplo varu]] | 417,1 kJ/mol |----- | [[Skupenské teplo tání]] | 9,14 kJ/mol |----- | [[Rychlost zvuku]] | 3155 m/s (tenká tyč při 20&nbsp;°C) |----- | [[Měrná tepelná kapacita]] | 117 J/(kg · K) (při 20&nbsp;°C) |----- | [[Elektrická vodivost]] | 3,57 MS·m⁻¹ |----- | [[Tepelná vodivost]] | 27,5 W/(m · K) (při 300&nbsp;K) |----- ! colspan="2" bgcolor="#daa520" | Různé |----- | [[Elektrodový potenciál]] | −1,798 [[V]] (U^š+ + 3e⁻ → U) |----- | [[Elektronegativita]] | 1,38 ([[Paulingova stupnice]]) |---- | 1. [[ionizační potenciál]] | 597,6 kJ/mol |---- | 2. ionizační potenciál | 1420 kJ/mol |----- ! colspan="2" bgcolor="#daa520" | Izotopy |----- | colspan="2" | {| border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" width="100%" ! [[Izotop|izo]] ! [[Přirozený výskyt|výskyt]] ! [[Poločas rozpadu|t_1/2]] ! [[Radioaktivní rozpad|rozpad]] ! [[Energie rozpadu|en.]] [[MeV]] ! [[Výsledek rozpadu|výsl.]] |----- | ²³²U | [[syntetický radioizotop|{syn.}]] | 68,9&nbsp;[[rok|r]] | [[Rozpad alfa|α]] | 5,414 | ²²⁸[[Thorium|Th]] |----- | ²³³U | {syn.} | 159&nbsp;200&nbsp;[[rok]]u | α | 4,909 | ²²⁹Th |----- | ²³⁴U | 0,006 % | 245&nbsp;500&nbsp; roku | α | 4,859 | ²³⁰Th |----- | ²³⁵U | 0,72 % | 7,038·10⁸&nbsp; roku | α, SR | 4,679 | ²³¹Th |----- | ²³⁶U | {syn.} | 2,342·10⁷&nbsp; roku | α, SR | 4,572 | ²³²Th |----- | ²³⁷U | {syn.} | 6,75&nbsp;[[den|dne]] | [[rozpad beta|β⁻]] | 0,519 | ²³⁷[[Neptunium|Np]] |----- | ²³⁸U | '''99,275 %''' | 4,468·10⁹&nbsp; roku | α | 4,270 | ²³⁴Th |----- |} |----- ! colspan="2" bgcolor="#daa520" | <small>Pokud není uvedeno jinak, jsou použity jednotky [[soustava SI|SI]] a STP.</small> |} '''Uran''' je [[radioaktivita|radioaktivní]] [[chemický prvek]], [[kov]], patří mezi [[aktinoidy]]. Prvek objevil v roce 1789 Martin Heinrich Klaproth, v čisté formě byl uran izolován roku 1841 Eugene-Melchior Peligotem. Prvek byl pojmenován podle tehdy nově objevené planety [[Uran (planeta)|Uran]], která dostala jméno podle boha [[Uranos|Urana]] v řecké mytologii (otec [[Titáni|Titánů]] a první bůh nebes, manžel všeplodné bytosti [[Gaia]]). Uran se tak stal prvním prvkem pojmenovaným podle planety – později následovaly ještě [[neptunium]] a [[plutonium]]. == Základní údaje == === Vzhled, základní vlastnosti === Uran je v čistém stavu stříbrobílý lesklý kov, který na vzduchu pozvolna nabíhá – pokrývá se vrstvou [[oxid]]ů. Rozmělněný na prášek je samozápalný. Není příliš tvrdý a dá se za obyčejné teploty kovat nebo válcovat. Při zahřívání se stává nejprve křehkým, při dalším zvyšování teploty je však plastický. === Hustota === Hustota (specifická hmotnost) uranu při 20&nbsp;°C je asi 19,05 g.cm⁻³ (různé zdroje uvádějí údaje v rozmezí 19,05 – 19,20&nbsp;g&nbsp;·&nbsp;cm⁻³; při teplotě varu je hustota uranu cca 17,30&nbsp;g.cm⁻³), uran tak patří k nejtěžším prvkům vůbec, je o asi 70 % těžší než [[olovo]]. Z dalších prvků je těžší pouze [[iridium]] (22,50&nbsp;g.cm⁻³), [[osmium]] (22,48 g.cm⁻³), [[platina]] (21,45&nbsp;g.cm⁻³) či [[rhenium]] (20,50&nbsp;g.cm⁻³); jen o málo menší hustotu má [[wolfram]] (19,30&nbsp;g.cm⁻³). Vysoká hustota uranu je důvodem pro mnohá jeho nejaderná využití. === Elektronová konfigurace (podrobný rozpis) === Elektronová konfigurace atomu: K: 2, L: 8, M: 18, N: 32, O: 5s², 5p⁶, 5d¹⁰, 5f³ P: 6s², 6p⁶, 6d¹ Q: 7s²; celková konfigurace: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f³ 6d¹ 7s². == Historie == === Historie do objevu radioaktivity === Uran se už v roce 79 př. n. l. používal k barvení glazur (nálezy poblíž [[Neapol]]e s 1% výskytem oxidu uranu). První laboratorně izolovanou sloučeninou uranu byla uranová žluť 1789 izolovaná lékárníkem a profesorem chemie Martinem Heinrichem Klaprothem, jenž objevil nebo spoluobjevil i několik dalších prvků {{Nowrap|([[zirkonium]], [[titan (prvek)|titan]], [[cer]] a [[tellur]])}}. Objev oznámil v projevu před Pruskou akademií věd [[24. září]] 1789. Pojmenován byl podle planety Uran objevené krátce předtím (1781), původní název ovšem byl uranit, v roce 1790 přejmenován na uranium. Klaproth analyzoval rudu z dolu George Wagsfort ve Wittingshalu u [[Johanngeorgstadt]]u v [[Sasko|Sasku]]. Vystavil ji působení kyseliny a silně zahřál a získal žlutý prášek, uran, jak se domníval. Ve skutečnosti šlo o jeho síran, čistý uran se podařilo získat až v roce 1841 francouzi Eugene-Melchior Peligotovi. Uran se pak používal k barvení skla a glazur, kterým dodává zelenou barvu (v [[Jáchymov]]ě od roku 1826), těžen byl v českém Jáchymově a v britském [[Cornwall]]u. Toto použití podstatně kleslo v 2. polovině [[20. století]]. Podle [[Ottův slovník naučný|Ottova slovníku naučného]] bylo v roce [[1904]] vytěženo 17&nbsp;193&nbsp;kg uranu. === Historie po objevu radioaktivity === V roce 1896 zjistil [[Henri Becquerel]], že uran je radioaktivní a – pokud nepočítáme objev [[rentgenové záření|rentgenových paprsků]] krátce předtím – vlastně tím radioaktivitu objevil. [[Marie Curie-Sklodovská]] se svým manželem [[Pierre Curie|Pierrem Curie]] poté z uranové rudy (jáchymovského smolince) izolovala 2 nové prvky: nejdřív [[polonium]] a o něco později pak i [[radium]]. Uranové rudy pak byly až do 30. let (objev umělých izotopů) používány pro výrobu radia v něm obsaženého (radia se velmi brzo po objevu začalo v malých množstvích používat pro lékařské účely). Podle [[František Běhounek|Františka Běhounka]] bylo ovšem za celou tuto dobu izolováno jen kolem 1,5&nbsp;kg radia. Pro účely jaderného průmyslu se začal uran využívat až během (resp. po) [[druhá světová válka|druhé světové války]]. První umělá jaderná [[řetězová reakce]] (tzv. Fermiho reakce) byla spuštěna [[2. prosinec|2. prosince]] [[1942]] italským fyzikem [[Enrico Fermi|E. Fermim]] na hřišti Chicagské univerzity. Prostřednictvím jaderného reaktoru ([[EBR-1]]) byl poprvé vyroben proud [[20. prosinec|20. prosince]] [[1951]], první [[jaderná elektrárna]] byla zprovozněna v roce [[1954]] v [[Obinsk]]u v [[Sovětský svaz|SSSR]]. == [[Izotop]]y == V přírodě je uran v nejrůznějších rudách relativně častý, ovšem jen v nízkých koncentracích 0,04 – 3 %. Vyskytuje se zde jako směs [[izotop]]ů – ²³⁸U (99,276 %) a ²³⁵U (0,718 %) a jen ve velmi malé míře ²³⁴U (0,004 %). == Minerály a rudy == Nejstarší, nejznámější a patrně nejdůležitější rudou je ''[[uraninit]] (jeho ledvinitá forma se nazývá [[smolinec]])'' neboli ''nasturan'' UO₂ s příměsemi, patrně druhou nejdůležitější (zároveň i rudou vanadu) je ''[[carnotit]]'' K₂(UO₂)₂[VO₄]₂.3H₂O, dál např. ''[[bröggerit]], [[cleveit]], [[nivenit]]'' ([[Norsko]]) či ''[[zippeit]]'' (skupina minerálů) a ''[[johannit]].'' == Výskyt == === Výskyt ve světě === [[Soubor:Uranium-ressources-2010.png|thumb|230px|10 států, které dohromady těží přes 90 % uranu]] Uranové rudy se ve velkém množství vyskytují v [[Kanada|Kanadě]], [[Austrálie|Austrálii]], [[Spojené státy americké|USA]], [[Niger]]u, [[Nigérie|Nigérii]], [[Republika Kongo|Kongu]], [[Zair]]u, [[Namibie|Namibii]], [[Gabon]]u, [[Rusko|Rusku]], [[Uzbekistán]]u , [[Kazachstán]]u a [[Jihoafrická republika|Jihoafrické republice]]. Nové významné ložisko bylo nedávno (oznámeno v roce 2007) objeveno v [[Guinea|Guineji]].<ref>http://www.novinky.cz/ekonomika/v-guinee-byla-objevena-nova-loziska-uranu_121384_ajkv7.html</ref> V [[Evropa|Evropě]] se uran těží nebo těžil v [[Sasko|Sasku]], v anglickém Cornwallu, v [[Rumunsko|Rumunsku]], na [[Ukrajina|Ukrajině]] a v [[Česká republika|Česku]] (viz dál [[Uran (prvek)#Výskyt, těžba a zpracování v Česku|Výskyt, těžba a zpracování v Česku]]). Probíhají jednání o možné těžbě na [[Slovensko|Slovensku]]. Těžba v Evropě však v současnosti z celosvětového hlediska není příliš významná. Podle<ref>http://www.oecdbookshop.org/oecd/display.asp?SF1=DI&CID=&LANG=EN&ST1=5L9T0F7266WF#MultiLingualSummaries </ref> ve světe existují hospodářsky využitelné zásoby ve výši mezi 1,73 až 9,4 mil. tun, při připočtení zásob předpokládaných činí celkové zásoby 16,9 mil. tun, při současné spotřebě by tak zásoby vystačily na 260 let; nedostatek uranu se nepředpokládá ani v případě masivního rozvoje jaderné energetiky.<ref name="energetika">http://www.volny.cz/casopis.energetika/e_08906_2.html</ref> Velikost těžitelných zásob uranu přesahuje 20 [[Megatuna|Mt]], společně s uranem z moří, z hornin a z thoria dosahují těžitelné zásoby dokonce nejméně 160 Mt.<ref>http://www.vesmir.cz/clanek.php3?stranka=536&cislo=9&rok=2005&pismeno=</ref> Značné rezervy navíc existují v recyklaci vyhořelého paliva (zásoby by se pomocí [[recyklace]], která se dosud nevyplatí, zvýšily o 1/3) a ve využití rychlých množivých reaktorů. V případě využití rychlých množivých reaktorů by zásoby vystačily na tisíce let. Velkou výhodou při těžbě uranu je to, že v řadě jeho nalezišť ho je možné těžit současně s jinými surovinami (např. australský megadůl [[Olympic Dam]]).<ref name="energetika"/> === Výskyt v mořské vodě === Uran se vyskytuje rovněž v mořské vodě a to v relativně velké koncentraci kolem 3,3 [[mikrogram]]ů na litr. Odhaduje se, že v mořské vodě jsou celkově obsaženy 4 miliardy tun uranu, zatím však jeho získávání z vody není efektivní. V sladkovodních vodách je obsah uranu velmi proměnný. === Výskyt v uhlí === Uran je obsažen mimo jiné rovněž v [[uhlí]], což je důvod, proč [[tepelná elektrárna|tepelné elektrárny]] do prostředí uvolňují celkově mnohem víc radioaktivity než elektrárny jaderné. Z [[uhlí]] by dokonce v budoucnu mohla být získávána podstatná část světové spotřeby uranu.<ref>http://techtydenik.cz/tech_zpravy.php?id=1125&part=22</ref> <ref>http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/chemie/B6CD91F7F32767A5C12572F2002F7A67?OpenDocument&cast=1</ref> === Výskyt, těžba a zpracování v Česku === [[Soubor:Ralsko uran.JPG|thumb|230px|Pozůstatky hlubinné těžby uranu v okolí Stráže pod Ralskem]] V minulosti byla významná těžba v [[Česká republika|Česku]], zde zejména v [[Jáchymov]]ě (do 2. poloviny [[20. století]] zdaleka nejvýznamnější zdroj), v [[Horní Slavkov|Horním Slavkově]], v [[Příbram]]i a v křídových [[pískovec|pískovcích]] v okolí [[Stráž pod Ralskem|Stráže pod Ralskem]]. V [[Česká republika|Česku]] se dosud uranová ruda těží poblíž [[Dolní Rožínka|Dolní Rožínky]] u [[Žďár nad Sázavou|Žďáru nad Sázavou]], jde o jedinou probíhající těžbu v Evropské unii. Těžba zde byla v květnu 2007 prodloužena do roku 2012 <ref>http://www.mpo.cz/dokument36127.html</ref><ref>http://www.mpo.cz/dokument8092.html</ref><ref>http://www.ceskenoviny.cz/regiony/vysocina/index_view.php?id=339075</ref> <ref> http://www.ekolist.cz/zprava.shtml?x=2007097 </ref> těžba se v současnosti rozšiřuje. Australská firma Uran Limited usiluje o získání práv na průzkum uranových ložisek na Jihlavsku<ref> http://jihlavsky.denik.cz/podnikani/20070607uran_pruzkum_vysocina.html </ref> Spor o případnou těžbu uranu probíhá také v Podještědí na [[Liberec]]ku, kde o težbu v ložisku Osečná-Kotel má zájem společnost Urania Mining, jejímž 100% vlastníkem je australská firma Discovery Minerals Pty Ltd. Forma požádala o průzkumné vrty na ložiscích Osečná-Kotel a Ploužnice, [[ministerstvo životního prostředí]] sice žádost v květnu 2008 zamítlo, ale firma Urania Limited se odvolala.<ref>[Lidé dál bojují proti těžbě uranu v Podještědí, MfDnes, 21. listopadu 2008]</ref> Hlubinná těžba uranu se v okolí [[Stráž pod Ralskem|Stráže pod Ralskem]] prováděla po léta za pomocí vhánění silných kyselin do podzemí, což vedlo ke značnému zamoření podzemních vod. Nyní se po skončení vlastní těžby zamořená podzemní voda odčerpává, aby se chemická kontaminace nešířila do přiléhající zásobárny pitné vody. Těžba zde v současností dobíhá a získávání uranu je vedlejším produktem odstraňování starých škod. V bývalém Československu se v minulosti zpracovávala uranová ruda v [[Mydlovary|mydlovarském]] podniku [[MAPE]]. Areál bývalé zpracovny představuje jednu z vážných ekologických zátěží v České republice. == Těžba a úprava == Uranová [[ruda]] obsahující ''[[smolinec]]'' se nejprve vylouží [[kyselina sírová|kyselinou sírovou]], [[kyselina dusičná|dusičnou]] nebo [[kyselina chlorovodíková|chlorovodíkovou]]. K roztoku se poté k vysrážení [[hliník]]u, [[železo|železa]], [[kobalt]]u a [[mangan]]u přidá přebytek Na₂CO₃ a Ca(OH)₂; při tom vzniklý rozpustný uhličitan uranylo-sodný se rozloží [[kyselina chlorovodíková|kyselinou chlorovodíkovou]] a uran se vyloučí ze získaného roztoku soli uranylu zaváděním [[amoniak]]u jako (NH4)₂U₂O₇, který se potom [[žíhání (chemie)|žíháním]] převede na oxid U₃O₈. Jde-li o rudy obsahující [[měď]] a [[arsen]], vylučuje se uran z uhličitanového roztoku po okyselení [[kyselina chlorovodíková|kyselinou chlorovodíkovou]] obvykle nejdřív přidáním [[NaOH]] jako Na₂U₂O₇. Tato sloučenina se opět rozpustí v [[kyselina chlorovodíková|kyselině chlorovodíkové]] a do roztoku se zavádí H₂S, čímž se srazí CuS a As₂S₃. Z [[filtrát]]u zbaveného varem [[Sulfan|sirovodíku]] se potom při přidání [[amoniak]]u vylučuje uran jako (NH₄)₂U₂O₇. Vychází-li se z ''carnotitu'', musí být použito metod, které umožňují dělení [[vanad]]u a [[kyselina fosforečná|kyseliny fosforečné]] od uranu. Také pro zpracování rud na uran se užívá zvláštních postupů, například zahřívání v proudu [[Chlór|chloru]] nebo s jinými chloračními činidly SCl₂, SOCl₂, COCl₂, CCl₄, přičemž uran [[sublimace|sublimuje]] jako UCl₄. Jak zjistil už [[Henri Moissan|Moissan]] v roce 1883, může se redukce oxidu U₃O₈ na kov provádět zahříváním s [[uhlí]]m v [[elektrická oblouková pec|elektrické obloukové peci]], avšak [[kov]] připravený touto cestou obsahuje [[karbid]]. Příprava čistého kovu je ztížena nejen sklonem uranu tvořit karbidy, ale i jeho velkou [[chemická afinita|afinitou]] ke [[kyslík]]u a [[dusík]]u. [[Redukce (chemie)|Redukce]] UCl₄ kovovým [[vápník]]em probíhá podle rovnice: :UCl₄ + 2 Ca → U + 2 CaCl₂ Redukce UCl₄ kovovým [[draslík]]em: :UCl₄ + 4 K → U + 4 KCl Běžný způsob přípravy čistého kovového uranu pro použití v [[jaderný reaktor|atomových reaktorech]] je založen na [[redukce (chemie)|redukci]] [[fluorid uraničitý|fluoridu uraničitého]] kovovým vápníkem: :UF₄ + 2 Ca → U + 2 CaF₂ == Využití == Z ekonomického a technologického hlediska je důležité především jaderné využití uranu, ostatní možnosti využití jsou spíš vedlejší. === Jaderné využití uranu === [[Soubor:Atomovy reaktor.jpg|left|thumb|200px|nádoba jaderného reaktoru]] Dnes se po tzv. [[obohacování uranu|obohacení uranu]] (zvýšení koncentrace [[izotop]]u ²³⁵U) používá jako palivo v [[jaderný reaktor|jaderných reaktorech]] nebo jako náplň [[Jaderná zbraň|jaderných bomb]]. Pro využití uranu jako jaderného paliva je nutné zvýšit koncentraci izotopu ²³⁵U z 0,72 % většinou na 2 – 4 %. Pro použití v jaderné bombě je koncentraci třeba zvýšit na hodnotu přes 95 %. Jako jaderné palivo se dá v tzv. těžkovodních reaktorech využít rovněž přírodní uran, je to však mnohem náročnější, proto se tato možnost zatím v praxi příliš nevyužívá. Z izotopu ²³⁸U se v rychlých množivých reaktorech dá vyrábět [[plutonium]], zejména štěpitelný izotop ²³⁹Pu. Tento postup se však zatím příliš nepoužívá kvůli vysokým investičním nákladům a vyšší technologické náročnosti. Štěpitelný je rovněž izotop ²³³U, který lze množit z [[Thorium|thoria]]. ==== Výhody energetického využívání uranu ==== Velkou výhodou energetického využívání uranu je skutečnost, že cena samotného uranu tvoří jen malý podíl v nákladech na výrobu elektřiny z něho (v Česku v roce 2006 kolem 15 %), cena elektřiny je dána především náklady na výstavbu elektrárny. K výrobě elektřiny je třeba o několik řádů menší množství jaderného paliva než fosilních paliv, je proto relativně snadné a levné i shromažďování zásob uranu a jeho skladování. To je vlastnost velmi výhodná pro zajištění energetické nezávislosti státu dokonce i v případě, že nemá vlastní zdroje uranu. Na rozdíl od ropy je navíc většina zemí vyvážejících uran politicky stabilní a demokratická. ==== Nevýhody energetického využívání uranu ==== Těžba uranu představuje vážný zásah do krajiny, ať už jde o rozsáhlé povrchové doly, hlubinnou těžbu nebo tažbu chemickým loužením (metoda in situ). Ta spočívá v pumpovaní obrovského množství roztoku kyseliny sírové nebo uhličité, případně hydrogenuhličitanu sodného, do podzemí z cílem uran rozpustit a následně jej chemicky extrahovat. Kromě vlastní devastace těžbou předtavují problém také vytěžené horniny konktaminované radioaktivním či toxickými rozpadovým produkty. V okolí mnoha uranových dolů došlo ke kontaminace okolí. V případě špatně provedeného chemického loužení uranu mohou být ohroženy zásoby podzemní vody. Těžba uranu také ohrožuje zdraví pracovníků, zejména v případě historických špatně větraných hlubinných dolů hrozilo zvýšené riziko rakoviny plic (radon). === Nejaderné využití uranu === [[Soubor:Uranglas-Schale, Art Deco, under UV light-1389.jpg|thumb|230px|Mísa ze skla barveného uranem]] [[Soubor:Museum Uranbergbau - Uranglas-9644.jpg|thumb|230px|Soubor uranového skla (2019)]] Jako odpad po [[obohacování uranu]] zbude tzv. ochuzený uran (ochuzený proto, že byl zbaven podstatné části [[izotop]]u ²³⁵U využitelného jako palivo pro jaderné reaktory). V angličtině se často označuje zkratkou ''DU (depleted uranium)'' nebo řidčeji ''tuballoy''. Uran je pro svou vysokou hustotu využíván všude tam, kde je žádoucí vysoká hmotnost (vyvážení, nutnost dosáhnout vysoké kinetické energie při malém objemu). Ve starším, ale ještě používaném [[Boeing 747|Boeingu 747]] je používán jako vyrovnávací závaží na zádi. Uvádí se, že bylo vyrobeno kolem 600 exemplářů tohoto modelu obsahujícího ochuzený uran, přičemž jednotlivé exempláře obsahují 400 – 600 kg ochuzeného uranu (jiný pramen uvádí dokonce 400 – 1 500 kg). Podobným způsoben je využíván rovněž v amerických letadlech [[McDonnell Douglas DC-10]]. Jako zátěž je využíván rovněž v plachetnicích, rotorech [[gyroskop]]ů, ropných vrtných soupravách, údajně dokonce i ve vozech [[Formule 1]]. V některých amerických tancích (např. [[M1 Abrams]]) je používán jako součást pancíře. Ochuzený uran může být použit rovněž jako stínění před [[radioaktivita|radioaktivitou]]. Sloučeniny [[hexahydrát diurananu sodného]] (Na₂U₂O₇.6H₂O) a hexahydrát diurananu draselného (K₂U₂O₇.6H₂O) se dosud označují jako uranová žluť používající se k barvení skla, glazur a porcelánu (barví na žluto až žlutozeleno, přičemž fluoreskuje). Zřejmě se jím však dá barvit i oranžově až rudě. Míra tohoto použití se však v minulosti výrazně snížila. V Česku jsou podle [[Státní úřad pro jadernou bezpečnost|Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB)]] 2 výrobci skla barveného uranem, podle<ref> http://www.sujb.cz/?c_id=159 dobrozdání SÚJB</ref> je v [[Česká republika|Česku]] vyráběné sklo zdravotně zcela neškodné i při silně konzervativním přístupu hodnocení zdravotního rizika. Ve fotografii se sloučenin (solí) uranu (např. UO₂(NO₃)₂ – [[dusičnan uranylu]]) používá k zesilování [[negativ]]ů, do tónovacích lázní, zesilovač světlotisku. Kvůli chemické toxicitě se dusičnan uranylu používá pro experimentální vyvolání patologického stavu ledvin u pokusných zvířat. Octan uranylu UO₂(C₂H₃O₂)₂.2H₂O, NaUO₂(C₂H₃O₂) a diuranan amonný (NH₄)₂U₂O₇ má význam v analytické chemii. Uran s obsahem karbidu je vhodným [[katalyzátor]]em pro syntézu amoniaku Haberovým způsobem. === Nejaderné využití ve vojenství === Využívá se vedle [[wolfram]]u pro výrobu protipancéřových projektilů (tzv. šípové, přesněji [[APDSFS|podkaliberní střely]] – průměr střely je menší než průměr hlavně, ze které je vystřelena). Působí zde sice především vysoká [[kinetická energie]] střely, účinek však zesiluje i to, že po průniku projektilu za pancíř se tlakem a třením rozžhavené úlomky uranu vznítí, což zvyšuje ničivý účinek uvnitř obrněného prostoru. Střely z ochuzeného uranu též mají výhodnější mezní úhel, pod kterým se po zásahu do svého opancéřovaného cíle neodrazí. Je třeba důrazně upozornit na to, že toto použití jako takové nemá absolutně žádnou souvislost s jaderným využíváním uranu pro výrobu nukleárních zbraní. Důvodem je zde pouze vysoká [[hustota]] uranu, pevnost srovnatelná s jeho konkurečním materiálem wolframem, snadná vznětlivost a relativně nízká cena. Přes poměrně nízkou radioaktivitu ²³⁸U však přesto dochází k slabému radioaktivnímu zamoření, míra jeho neškodnosti nebo škodlivosti není dosud dořešena. V posledních letech padlo na [[Valné shromáždění OSN|Valném shromáždění OSN]] několik návrhů na prozkoumání účinků zbraní a munice z ochuzeného uranu,<ref>http://www.un.org/Docs/journal/asp/ws.asp?m=A/C.1/62/L.18/rev.1</ref> které byly přes odpor několika zemí (USA, Izrael, Francie, Česká republika, …) schváleny.<ref>http://www.un.org/News/Press/docs/2007/gadis3357.doc.htm</ref> Větší roli přitom hraje ani ne tak radioaktivita ochuzeného uranu (která je nízká, ovšem pokud se dostane dovnitř těla, její účinky jsou vyšší), jako jeho celková toxicita, protože uran stejně jako většina těžkých kovů je pro živé organizmy jedovatý. Jeho velké rozptýlení v prostředí poskytuje možnost dostat se přímo do těla živých organizmů (potravou, pitím nebo vdechnutím). Tyto střely byly použity spojenci v [[válka v Zálivu|první válce]] v [[Irák]]u v roce [[1991]],<ref>Dokument [[Oil Factor]] uvádí, že v konfliktu bylo použito přes 325 tun munice s ochuzeným uranem a (na rozdíl od druhé války v Iráku) byla snaha vyhnout se oblastem s civilním obyvatelstvem</ref> v [[Kosovo|Kosovu]] v roce [[1999]], pravděpodobně rovněž v [[Afghánistán]]u v roce [[2001]] a od března [[2003]] i v [[Irák]]u během [[válka v Iráku|operace Irácká svoboda]], kdy bylo podle irácké ministryně zdravotnictví [[Nermin Othman]] bombardováním kontaminováno přes 350 míst. Počet rakovinných onemocnění údajně činí 140 tisíc a každý rok je registrováno 7 až 8 tisíc případů rakoviny.<ref>[http://en.rian.ru/world/20070723/69509899.html Iraqis blame U.S. depleted uranium for surge in cancer], RIA Novosti, 23. červenec 2007</ref> Tato data však nebyla potvrzena nezávislými zdroji, naopak podle Světové zdravotnické organizace ([[WHO]]) by pro vyvolání [[Rakovina plic|rakoviny plic]] bylo nutné vdechnout velké množství uranového prachu. U jiných typů rakoviny je riziko ještě mnohem menší.<ref>[http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs257/en/index.html Depleted uranium] [[WHO]], Fact sheet N°257, Revised January 2003</ref> 31. října 2007 první výbor [[Organizace spojených národů|OSN]] schválil většinou hlasů návrh rezoluce požadující přezkoumání zdravotních rizik zbraní používajících ochuzený uran. Pro bylo 122 zemí, proti 6 (včetně [[Česká republika|Česka]],<ref>http://www.un.org/News/Press/docs/2007/gadis3357.doc.htm</ref> které proti jednáním o omezení zbraňových systémů s ochuzeným uranem hlasovala i 5. prosince<ref>http://publica.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=380&Itemid=37</ref>). == Obohacený uran a jeho výroba == Pro jaderné využití uranu je vhodný především izotop ²³⁵U s poměrně nízkým zastoupením (okolo 0,73 %) v přírodním uranu. Například pro výrobu paliva pro jaderné reaktory se obvykle používá uran, obsahující kolem 3 – 4 % ²³⁵U. Při výrobě jaderné zbraně je toto obohacení naprosto nedostatečné. Minimální nutný obsah ²³⁵U zde činí přibližně 90 %, obvykle se však pro konstrukci [[Jaderná zbraň|atomové bomby]] využívá uran s ještě vyšším stupněm nabohacení. Oddělení hlavních izotopů uranu - ²³⁸U a ²³⁵U je poměrně značně obtížné. Z hlediska chemického chování jsou oba izotopy prakticky identické a i jejich odlišnosti ve fyzikálních vlastnostech jsou velmi malé. Nicméně oba izotopy vykazují poněkud dostatečně odlišné fyzikální vlastnosti, aby je moderními technologiemi bylo možné oddělit. Mezi základní technologické postupy patří: === Elektromagnetická separace === [[Soubor:Oak Ridge Y-12 Alpha Track.jpg|thumb|230px|Calutron, Oak Ridge laboratories]] Technické zařízení pro elektromagnetickou separaci se nazývá [[calutron]] a jde vlastně o zvětšenou verzi [[hmotnostní spektrometr|hmotnostního spektrometru]]. Letící elektricky nabité [[iont]]y separovaného materiálu jsou zde oddělovány působením [[magnetické pole|magnetického pole]], které zakřivuje jejich dráhu podle hmotnosti příslušné částice. Zařízení poskytuje vynikající separační schopnosti, avšak jeho praktická účinnost je velmi nízká. Je schopno pracovat pouze s velmi nízkými koncentracemi dělených iontů, z nichž je ještě značná část ztracena uvnitř dělicího bloku. Výsledně je pak spotřeba energie, nutná pro výrobu jednotkového množství obohaceného uranu, vyšší než u méně účinných separačních technik, které však vykazují mnohem nižší energetickou náročnost. === Difuze === Rozdílných [[difuze|difuzních]] koeficientů plynů se často využívá pro oddělování molekul s výrazně odlišnými hmotnostmi. V případě oddělování plynných sloučenin ²³⁸U a ²³⁵U je rozdíl hmotností obou molekul velmi malý a pro dosažení vysokého stupně separace je třeba tento postup opakovat až několika tisícinásobně. Provozní zařízení pak obsahuje stovky kaskád jednotlivých separačních stupňů, kdy v každém z nich prochází dělený plyn porézní přepážkou, která zpomaluje těžší molekuly a lehčí tak postupují kaskádou o něco málo rychleji. Tato technika byla použita například pro přípravu štěpného materiálu pro výrobu první atomové bomby na světě v [[Spojené státy americké|USA]]. Obdobně lze využít i rozdílu [[difuzní koeficient|difuzních koeficientů]] molekul rozpuštěných v kapalině. Platí zde obdobné závislosti jako pro difuzi v plynech a hlavním ekonomickým problémem pro separaci uranu je v tomto případě mimořádná energetická náročnost, protože navržené technologie bylo nutno provozovat za poměrně vysokých teplot. === Centrifugální separace === V [[centrifuga|centrifuze]] o vysokých otáčkách dochází k dělení molekul jejich hmotnosti na základě rozdílného [[moment hybnosti|momentu hybnosti]] pohybujících se částic. Tento systém pracuje poměrně efektivně i pro poměrně hmotné částice s pouze mírně odlišnými hmotami a jeho účinnost je závislá především na rychlosti otáčení centrifugy. Pro dělení izotopů uranu se tento systém prakticky výlučně prosadil v 70. letech 20. století a je dnes hlavním průmyslovým zdrojem obohaceného uranu. Dříve se obvykle používaly rotačky s ocelovými lopatkami, dosahujícími rychlosti kolem 330 m/s (rychlost zvuku), v současné době se prosazují materiály z [[uhlík]]ových vláken s rychlostí 600 m/s a teoretické možnosti využití vlastností [[Kevlar]]u dávají předpoklad dosáhnout až 1 100 m/s. Pro výrobu kvalitního štěpného materiálu je stále nezbytné použití kaskád odstředivek v řádu několika stovek až tisíc kusů, přesto je energetické náročnost procesu výrazně nižší, než při difuzním dělení [[izotop]]ů. === Ionizace laserem === Princip metody spočívá ve skutečnosti, že velmi jemně naladěný [[laser]] může svým zářením [[excitace|excitovat]] pouze plynné atomy jednoho izotopu děleného prvku, zatímco zbývající izotopy zůstávají v základním stavu. Ionizované izotopy potom lze oddělit elektromagneticky nebo po reakci s nějakou chemickou látkou. Tato teoreticky perspektivní technika je v současné době testována pouze v laboratorním měřítku a nikdy nebyla použita pro skutečnou separaci izotopů uranu v makroměřítku. Základním problémem je přitom skutečnost, že energetické rozdíly potřebné pro vybuzení dvou podobných izotopů jednoho prvku jsou velmi malé a je technicky obtížné vyladit laser do takového stavu, aby excitoval přednostně pouze vybraný [[izotop]]. Zkráceně se metoda označuje jako AVLIS ''(atomic vapor laser isotope separation).'' == Související články == * [[Aktiniová rozpadová řada]] * [[Plutonium]] * [[Thorium]] * [[MOX]] == Literatura == * Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973 * Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974 * Dr. Heinrich Remy, ''Anorganická chemie'' 1. díl, 1. vydání 1961 * N. N. Greenwood - A. Earnshaw, ''Chemie prvků'' 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9 == YouTube == {| border="4" width="442" align="left" | {{#widget:YouTube|id=aFgqtCDBZCs}} |- align="center" | '''Podzemní Čechy II díl 10. Uran vzestupy a pády''' |} {| border="4" width="442" align="right" | {{#widget:YouTube|id=RGw6fXprV9U}} |- align="center" | '''Making uranium glass''' |} <br style="clear: both;" /> == Reference == <references/> == Externí odkazy == * [http://www.priroda.cz/clanky.php?detail=829 Zásoby uranu] - krátký rozbor na priroda.cz * [http://www.mvcr.cz/policie/udv/sesity/sesit1/sesit1.doc Československý uran 1945–1989] obsáhlý materiál ke stažení ve formátu MS Word * [http://www.calla.ecn.cz/data/energetika/ostatni/uran_brozura.pdf URAN - bude se u nás znovu těžit ?? (Sdružení Calla, [[2008]], ISBN 978-80-903910-5-5, ke stažení v PDF)] * Jan Lukšík: [http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006092209 Bude dost uranu pro všechny?], 22.9.2006, 21stoleti.cz * [http://www.volny.cz/casopis.energetika/e_08906_2.html Komentář ke globálnímu trhu jaderného paliva] z časopisu Energetika 8-9/2006 * [http://www.colosseum.cz/pdf_analyzy/200702_uranium.pdf Uran-energie 21. století] analýza Štěpána Pírka z firmy Collosseum, 12.2.2007 (PDF) * [http://www.rusnuclear.cz/vyvoz-jadernych-nejadernych-vyrobku/dobyvani-uranu.html Zásoby uranu v Rusku] na rusnuclear.cz * (německy) [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Uran Minerály uranu] * (anglicky) [http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs150.html Vliv uranu na životní prostředí] na portálu atsdr.cdc.gov * [http://home.tiscali.cz:8080/~cz382002/Prvky/U.html Vlastnosti uranu] * (anglicky) [http://www.webelements.com/uranium/ WebElements ] * (anglicky) [http://www.sprword.com/videos/doctordepleteduranium The Doctor, the Depleted Uranium, and the Dying Children], dokument o zdravotních implikacích ochuzeného uranu, 53 minut, režie Freider Wagner {{Tabulka prvků}}{{Dobrý článek}}{{Flickr|Uranium}}{{Commonscat|Uranium}}{{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Chemické prvky]] [[Kategorie:Jaderná paliva]] [[Kategorie:Kovy]] [[Kategorie:Uran (prvek)]] [[Kategorie:Aktinoidy]] [[Kategorie:Video články Multimediaexpo.cz]]

Návrat na stránku „Uran (prvek)“.