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Siehe auch: Periodensystem der Elemente, Protactinium, Neptunium 
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Uran

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 92
Symbol U
CAS-Nr. 7440-61-1
Atomgewicht 238.02891 amu
Elektronenkonfiguration [Rn] 5f3 6d1 7s2
Schmelzpunkt 1132 °C
Siedepunkt 4100 °C
Dichte 18.95 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
Uran wurde 1789 von M.H. Klaproth in Pechblende entdeckt, elementares Uran wurde erstmals 1841 von B. Peligot durch Reduktion von UCl4 mit Kalium dargestellt. Uran ist nach dem Planeten Uranus benannt, der 1781 von Herschel entdeckt wurde.
Vorkommen und Gewinnung
Uran ist das schwerste aller in der Natur in nennenswerten Mengen vorkommenden Elemente. Uran tritt in rund 230 verschiedenen Mineralien auf, von denen die Pechblende (Uraninit, UO2) und verschiedene Vanadate die wichtigsten sind. Die größten Uranproduzenten sind Kanada und Australien, die zusammen für rund 50% der Weltproduktion aufkommen.

Metallisches Uran wird durch Reduktion von Urandioxid, UO2, gewonnen. Dazu wird das Dioxid mit wasserfreiem Fluorwasserstoff zu Urantetrafluorid umgesetzt und dieses mit Magnesium oder Calcium bei 700°C reduziert.

Eine Scheibe mit hoch angereichertem Uran. Foto: Wikimedia Commons

Zur Herstellung von Urandioxid wird das fein gemahlene Erz mit Schwefelsäure aufgeschlossen und das enthaltene Uran durch Extraktion in ein organisches Lösungsmittel übernommen. Aus diesem wird es mit Hilfe von Ammoniak als Ammoniumuranat ausgefällt. Durch Glühen bei 1000°C entsteht schlussendlich das gelbe Urandioxid.

Eigenschaften
Uran ist ein schweres, silbergraues Metall das in drei Modifikationen vorkommt: α-Uran unterhalb von 688 °C, β-Uran zwischen 688 °C und 776 °C, und γ-Uran oberhalb von 776 °C. In fein verteilter Form ist Uran pyrophor. Von Uran gibt es keine stabilen Isotope, in der Natur kommen 238U (99.27%) und 235U (0.72%) in nennenswerten Mengen vor.

Uran wird von warmem Wasser angegeriffen, und oxidiert an der Luft. Es löst sich in Säuren, ist aber beständig gegen Alkalien.

Anreicherung von 235U
Für den Einsatz in Kernkraftwerken eignet sich nur 235U nicht aber 238U. 235U muss deshalb von 0.72% auf ca. 3% angereichert werden. Dazu wird zuerst gasförmiges Uranhexafluorid, UF6, durch Behandlung von Urantetrafluorid mit elementarem Fluor hergestellt. UF6 sublimiert bei 56°C. Das Uranhexafluorid wird nun bei 80°C in sehr schnell rotierende Gaszentrifugen geleitet. Dabei wird das schwerere 238U an die Wand der Zentrifuge gedrückt, das leichtere 235U befindet sich mehr in der Mitte. Da der Trenneffekt aufgrund des geringen Masseunterschieds nicht sehr stark ausfällt, werden viele Turbinen hintereinander geschaltet.
Verwendung
Die Hauptverwendung von Uran ist der Einsatz als Kernbrennstoff. Dazu sind prinzipiell zwei Wege möglich: (1) die direkte Spaltung von Uran-235 durch langsame, "thermische" Neutronen (deren Geschwindigkeit etwa den Molekülen in Gasen entspricht) und (2) die Umwandlung von Uran-238 zu Plutonium-239 und dessen nachfolgende Nutzung als Kernbrennstoff.


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Last Update: 2013-08-08