Уран в ядка

Уранът е изключително тежък метал, но вместо да потъва в земното ядро, той е концентриран върху повърхността. Уранът се намира почти изключително в континенталната земна кора, тъй като неговите атоми не се вписват в кристалната структура на минералите на мантията. Геохимиците смятат уран за един от тях несъвместими елементи, по-конкретно член на голямо йонен литофилен елемент или LILE група. Средното му изобилие за цялата континентална кора е малко по-малко от 3 части на милион.

Уранът никога не се среща като гол метал; по-скоро най-често се среща в оксидите като минералите уранинит (UO)₂) или табленде (частично окислен уранинит, условно даден като U₃О₈). В решение, уран пътува в молекулни комплекси с карбонат, сулфат и хлорид, стига химическите условия да се окисляват. Но при редуциращи условия, уранът отпада от разтвора като оксидни минерали. Това поведение е ключът към търсенето на уран. Депозитите на уран се срещат основно в две геоложки условия, сравнително хладно в утаени скали и гореща в гранит.

Тъй като уранът се движи в разтвор при окислителни условия и отпада при редуциращи условия, той има тенденция да се събира там, където липсва кислород, например в черни шисти и други скали, богати на органичен материал. Ако окислителните течности се движат навътре, те мобилизират урана и го концентрират по предната част на подвижната течност. Прочутите уранови залежи на Колорадовото плато са от този тип, датиращи от последните няколкостотин милиона години. Концентрациите на уран не са много високи, но те лесно се минават и обработват.

Големите уранови находища на северен Саскачеван, в Канада, също са с утаечен произход, но с различен сценарий на много по-голяма възраст. Там древен континент е бил дълбоко ерозиран през ранната протерозойска ера преди около 2 милиарда години, след това е бил покрит от дълбоки слоеве от утаечна скала. Най- несъответствие между ерозираните скали на мазето и над утаените утаечни скални басейни е мястото, където химическата активност и течността тече концентриран уран в рудни тела, достигащи 70 процента чистота. Геологическата асоциация на Канада публикува задълбочено проучване на тези свързани с несъответствие урански находища с пълни подробности за този все още загадъчен процес.

Приблизително по същото време в геоложката история, утаеният уран в днешна Африка всъщност е станал достатъчно концентриран, че е „запалвал“ естествен ядрен реактор, т.е. един от най-ярките трикове на Земята.

Тъй като големи тела от гранит се втвърдяват, следите от уран се концентрират в последните оставащи течности. Особено при плитки нива, те могат да се счупят и да нахлуят в околните скали с металоносими течности, оставяйки жилни руди. Повече епизоди на тектонична активност могат да ги концентрират допълнително и най-голямото находище на уран в света е едно от тях, комплекс от хематит брекия на язовир Олимпик в Южна Австралия.

Добрите образци на уранови минерали се намират в последния етап на втвърдяване на гранита - вените на големи кристали и необичайни минерали, наречени пегматитите. Може да се намерят кубични кристали от уранинит, черни корички от катранде и плочи от урано-фосфатни минерали като торбернит (Cu (UO)₂) (PO₄)₂· 8-12 часа₂О). Минералите от сребро, ванадий и арсен също са често срещани там, където се намира уран.

Пегматитният уран не си струва да се добив днес, тъй като рудните находища са малки. Но те са там, където се намират добрите минерални образци.

Радиоактивността на уран влияе върху минералите около него. Ако изследвате пегматит, тези признаци на уран включват почернял флуорит, син целестит, опушен кварц, златен берил и червени фелдшпатове. Също така халцедонът, който съдържа уран, е интензивно флуоресцентен с жълто-зелен цвят.

Уранът е ценен с огромното си енергийно съдържание, което може да бъде използвано за генериране на топлина в ядрени реактори или развързано в ядрени експлозиви. Договорът за неразпространение на ядреното оръжие и други международни споразумения управляват трафика на уран, за да се гарантира, че той се използва само за граждански цели. Световната търговия с уран възлиза на повече от 60 000 метрични тона, като всичко това се отчита по международни протоколи. Най-големите производители на уран са Канада, Австралия и Казахстан.

Цената на урана се колебае с богатствата на ядрената енергетика и военните нужди на различни страни. След разпадането на Съветския съюз големите складове на обогатен уран са разредени и продадени като ядрено гориво по силата на високообогатеното споразумение за закупуване на уран, което поддържаше ниските цени през 2007 г 1990.

От около 2005 г. обаче цените се покачват и проучвателите отново излизат на полето за първи път от едно поколение. И с подновено внимание към ядрената енергия като източник на нулеви въглеродни емисии в контекста на глобалното затопляне, е време да се запознаем отново с урана.