Для того щоб отримати в достатніх кількостях дивовижний метал – уран, що дозволяє користуватися електроенергією, виробленою в потужних реакторах ядерних електростанцій, необхідне застосування технічних газів. У складному хіміко-металургійному процесі виробництва урану беруть участь аргон, кисень та водень.
Історія отримання урану
Спочатку технічні гази, такі як аргон, кисень і водень, не застосовувалися в отриманні або дослідженнях урану. Історію відкриття урану часто називають заплутаною, рясна помилками і загадками. Відправною точкою її вважається 1789, коли Мартін Генріх Клапрот, відомий на той час хімік і натурфілософ, досліджував жовту саксонську смоляну руду. Цей мінерал тоді вважався вольфроматом заліза, але експеримент виявив у ньому наявність нового незнайомого елемента.
Першовідкривач назвав його “ураном”. Трохи раніше так було названо відкриту незадовго до цього планету сонячної системи. Чорна речовина, що вийшла в результаті прожарювання, з металевим блиском здалася йому чистою речовиною – металом. Через 50 років, 1841 року французькому вченому Ежену Пеліго вдалося довести, що це оксид. Після цього йому вдалося отримати чистий метал, відновивши його із хлориду металевим калієм.
Подальші дослідження властивостей урану призвели до відкриття в 1896 явища радіоактивності. Отто Ган і Фріц Штрассман, німецькі фізики, в 1938 відкрили характерну особливість ядра урану. Захоплюючи вільний нейтрон, воно ділиться і при цьому виділяється багато енергії. З цього часу внутрішньоатомна енергія стала використовуватися як для мирних, так і для воєнних цілей. У 1939—1940 роках Ю. Б. Харитоном та Я. Б. Зельдовичем було відкрито спосіб збагачення урану, що дозволяв зробити реакцію поділу ланцюговою, тобто безперервною. Збільшення потреби у виробництві сполук урану, які піддаються легкому поділу на ізотопи, зажадала застосування нових технологій. Таких, наприклад, як переробка руд за допомогою водню , аргону та кисню.
Як зараз добувають та використовують уран?
У ядерній промисловості використовуються металевий уран та деякі його сполуки. Таких, наприклад, як оксиди урану, гексафторид урану та деякі сплави урану. Ці речовини, а саме, що міститься в них уран, є ядерним паливом в електростанціях, двигунах великих морських кораблів і підводних човнів.
Для отримання такого палива обробляються досить поширені у природі руди, що містять уран. Перш ніж впливати на них киснем, воднем та аргоном, їх дроблять. Потім вилуговують за допомогою сірчаної кислоти або гідроксиду натрію. Так роблять, тому, що породи, що містять уран, разюче відрізняються за складом. Вилуговування чистим киснем застосовують у разі, якщо в урановому концентраті присутні сульфіди. Суміш сульфідних і мінералів, що уран містять, нагрівають до 150 градусів Цельсія. Після цього крізь них продувається чистий потік кисню. Сірчана кислота, що утворилася в реакції сірчистих мінералів з киснем, вимиває уран, що виділився.
Доочищення отриманого металевого урану проводиться у середовищі аргону. Метал переплавляють у зливки. При цьому потрібно, щоб видалити із зони плавлення такі домішки, як азот, вуглекислий газ та кисень. Реакція з цими газами забруднює зливок чистого урану солями, що утворилися. Інертним аргоном витісняють всі гази, що заважають процесу, і прибирають зайву вологість. Для цього з реактора видаляється повітря і замість нього закачується аргон. Процес плавки проходить у атмосфері чистого аргону.
Отриманий із застосуванням аргону, кисню та водню уран піддається подальшої обробки. Після цього різні ізотопи знаходять різне застосування. Завдяки здатності до ланцюгової ядерної реакції, що самопідтримується, один з ізотопів урану, а саме уран-235, став основною сировиною ядерної промисловості. Він є паливом для котлів ядерних електростанцій.
Чистий газоподібний водень використовують для отримання різноманітних оксидів урану, саме в процесі реакції відновлення змінюється валентність урану, що входить у з’єднання, а значить і його властивості. Водень потрібен і для виробництва газоподібного фтороводню, який потім використовується для отримання гексафториду урану. Ця речовина є надзвичайно важливою для ядерної промисловості. За допомогою методів центрифугування та газової дифузії уран у цьому з’єднанні можна досить легко розділяти на ізотопи.
Цікаві факти
Аргон застосовується як для обробки урану, а й обробки чи отримання інших речовин. У його інертному, позбавленому зайвих домішок середовищі отримують сполуки титану і хрому. У захисній атмосфері чистого аргону проводиться гаряча обробка титану, ніобію, берилію, гафнію, танталу, вольфраму, цирконію, торію, урану та лужних металів.
З триокису урану та гексафториду урану до чистого металевого стану цю речовину можна відновити впливом чистого водню.
Ще до того, як люди почали отримувати за допомогою аргону, водню та кисню чистий уран для потреб ядерної промисловості, широко використовувалися сполуки цього металу. Уран, присутній у деяких пігментах, здавна цікавив художників та керамістів. Вже в першому столітті нашої ери один із оксидів урану застосовували для фарбування глазурі, якою покривають кераміку, у золотисто-жовтий колір.
І по сьогодні різнокольорові: жовті, зелені, коричневі глазурі, що містять сполуки урану, прикрашають поливну кераміку. Уранат натрію використовується як жовтий пігмент у фарбах для живопису. Оксид урану додають у шихту, тобто суміш компонентів, що складається для варіння скла. Скляні вироби не тільки набувають красивого золотисто-зеленого кольору, але й стають флуоресцентними. В ультрафіолетовому світлі ці предмети світяться яскравим зеленим або жовтим свіченням.
У компанії «DP Air Gas» можна придбати аргон , водень та кисень. Тут же пропонуються до реалізації інші технічні гази, і навіть їх суміші, мають різні призначення. Компанія, за допомогою своєї лабораторії, постійно відстежує всі показники якості газів, що поставляються. Виробляються маршрути та графіки регулярних поставок технологічних газів споживачам. Крім того, здійснюється всі необхідні дії щодо підтримки оборотної тари в робочому стані. Проводиться огляд, промивання, фарбування, ремонт газових балонів. З більш повним переліком товарів та послуг, що надаються Компанією «DP Air Gas», можна ознайомитися тут.
