Uran

Uran
Tecken U Atomnr. 92 Grupp 3 Period 7 Block f
Allmänt
Ämnesklass	aktinoider
Densitet	19100 kg/m3 (273 K)
Hårdhet	6
Utseende	Silvrig metallisk
Atomens egenskaper
Atommassa	238,0289 u
Atomradie (beräknad)	175 pm
Elektronkonfiguration	[Rn]6d17s25f3
e– per skal	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Oxidationstillstånd (O)	4, 6 (svag bas)
Kristallstruktur	ortorombisk
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillstånd	fast
Smältpunkt	1405 K (1132 °C)
Kokpunkt	4407 K (4134 °C)
Molvolym	12,49 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme	477 kJ/mol
Smältvärme	15,48 kJ/mol
Ljudhastighet	3155 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet	1,38 (Paulingskalan)
Värmekapacitet	120 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga	3,8·106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga	27,6 W/(m·K)
1a jonisationspotential	597,6 kJ/mol
2a jonisationspotential	1420 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop F % Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod. 232U syntetisk 68,9 år α och SF 5,414 228Th 233U syntetisk 159200 år α och SF 4,909 229Th 234U 0,006 % 245500 år α och SF 4,859 230Th 235U 0,72 % 7,038·108 år α och SF 4,679 231Th 236U syntetisk 2,342·107 år α och SF 4,572 232Th 238U 99,275 % 4,468·109 år α och SF 4,270 234Th
SI-enheter & STP används om ej annat angivits.

Uran är ett radioaktivt grundämne som tillhör aktiniderna. Uran, som är en metall, har det högsta atomnumret av de naturliga grundämnena.

Allmänt

Ämnet uran upptäcktes år 1789 av den tyske apotekaren Martin Heinrich Klaproth. Dess CAS-nummer är 7440-61-1. Att uran har det högsta atomnumret betyder dock inte ämnet är det tyngsta mätt i densitet. I detta avseende ligger uran endast på sjunde plats och kommer efter bland annat osmium och iridium. Uran är mer eller mindre radioaktivt beroende på isotop.

Uranisotoper

Naturligt uran består av 99,28 procent ²³⁸U, 0,72 procent ²³⁵U och 0,006 procent ²³⁴U. Härutöver kan följande isotoper nämnas: ²³³U, ²³⁶U, ²³⁷U och ²³⁹U.

Härvid kan man notera att ²³⁸U inte är fissilt, men om det utsätts för snabba neutroner, vars energi är större än 1 MeV, så kan denna isotop likväl fissionera, dock utan att starta en kedjereaktion.

Användning

Kärnkraft

Den viktigaste användningen av uran är som bränsle i kärnkraftverk. Uran som ska användas i de flesta typer av kärnkraftverk isotopanrikas i en kostsam process ^{[källa behövs]} så att halten ²³⁵U uppgår till omkring 3 %. Vissa speciella typer av kärnreaktorer, som de som används i atomubåtar, kräver 50-90 % eller mer ²³⁵U (även kallat HEU, highly enriched uranium, "höganrikat uran"). Vissa typer av kärnreaktorer, som använder tungt vatten eller grafit som moderator, kan använda naturligt uran direkt. Det överblivna ²³⁸U kallas utarmat uran och kan inte användas till kärnklyvning med termiska neutroner. Det kan dock observeras att ²³⁸U, som laddas i en kärnreaktor, kommer att delvis transmuteras till plutonium. Vissa av plutoniumets isotoper är klyvbara och bidrar till reaktorns energiproduktion. I en upparbetningsprocess är det sedan tekniskt möjligt att separera plutoniumet från uran och klyvningsprodukterna. Ju längre uranbränslet varit i härden desto sämre blir utseparerat plutonium för tillverkningen av fissionsladdningar, vilka kan utgöra en del i ett flertal olika typer av kärnvapen.

Kärnvapen

Eftersom ²³⁵U är fissilt så kan, och har, detta ämne användas för att tillverka fissionsvapen, emellertid torde plutonium vara det helt dominerande ämnet i dessa sammanhang. Dock är ²³⁸U, antingen som naturligt uran eller som utarmat uran, trots att det inte är fissilt, synnerligen betydelsefullt för tillverkningen av dagens kärnvapen. Med undantag av de allra minsta av dessa (taktiska kärnvapen) så utgörs de av fusionsvapen. Dessa fungerar oftast i tre steg: "fission-fusion-fission", vilket innebär att en fissionladdning fungerar som en "tändhatt" för fusionsladdningen, som genererar snabba neutroner, vars energi är större än 1 MeV, vilket medför att även ²³⁸U kommer att fissionera i vapnets tredje steg, utan att ge upphov till någon kedjereaktion.

Övrig användning

I begränsad omfattning används uran på grund av sin höga densitet som tyngd och ballast i olika sammanhang. Utarmat uran används på grund av sin densitet i pilprojektiler till moderna stridsvagnskanoner. Uran har, som urangult och uranockra, använts som pigment vid framställningen av färg. Uranföreningar har även använts för att färga glas.

Uran i världen

OECD/NEA och IAEA uppskattar i en gemensam rapport den kända globala tillgången av konventionell uran som kan brytas för mindre än 130 dollar per kg till 4,7 miljoner ton. Baserat på produktionen 2004 av el från kärnkraft räcker dessa kända tillgångar till 85 års produktion. Med bridreaktorteknologi räcker de i 2 500 år. Om hänsyn tas till den totala tillgången av exploaterbart uran, det vill säga både identifierade och oidentifierade tillgångar, uppskattar man i rapporten att 2004 års uranbaserade elproduktion skulle kunna upprätthållas i 20 000 år med bridreaktorer.

Uran i Sverige

Sveriges berggrund är rik på uran. Flera olika bergarter är kända för sina höga uranhalter, som exempel kan nämnas alunskiffer och olika graniter. Under åren 1965-1969 (och i försöksverksamhet fram till 1981) anrikades (OBS det var inte isotopanrikning) svensk uran vid Ranstadsverket, 13 km utanför Skövde. Sedan 2005 pågår åter prospektering för uranbrytning i Sverige.

Under 1970- och 1980-talen gjorde staten omfattande inventeringar av förekomsten av uran i Sverige. I de flesta andra länder har någon motsvarande inventering inte skett och de urantillgångar som finns med i officiell statistik är därför oftast bara de som prospekteringsbolag identifierat.

I OECD:s, IAEA:s och NEA:s statistik över världens brytvärda uranreserver är Sveriges andel mindre än 1 procent.

Se även

• Periodiska systemet
• Blåbetong