8 wesentliche Fakten über Uran

Wie gut kennen Sie das Periodensystem? Unsere Serie The Elements erforscht die grundlegenden Bausteine ​​des beobachtbaren Universums – und ihre Bedeutung für Ihr Leben – einen nach dem anderen.

Uran brauchte einige Zeit, um sich durchzusetzen. Jahrhundertelang schmachteten haufenweise davon in Halden in der Nähe europäischer Bergwerke. Nach der formalen Entdeckung des Elements im späten 18. Jahrhundert fand es eine nützliche Nische zum Färben von Glas und Speisetellern. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts begannen Wissenschaftler, das angeborene Potenzial von Uran als Energiequelle zu untersuchen, und es hat sich seinen Platz unter den Substanzen verdient, die das „Atomzeitalter“ definieren, das Zeitalter, in dem wir noch leben. Hier sind einige wichtige Fakten zu U92.

1. ES IST DAS SCHWERSTE NATÜRLICH VORKOMMENE ELEMENT IM UNIVERSUM.

Mit einem Kern, der mit 92 Protonen gefüllt ist, ist Uran das schwerste der Elemente. Dieses Gewicht zwang Schiffbauer einst dazu, verbrauchtes Uran als Ballast in Schiffskielen zu verwenden. Wäre es jetzt so eingesetzt, könnte das Einlaufen in den Hafen Verteidigungssysteme auslösen.

Uran wurde erstmals im 16. Jahrhundert in Silberminen im heutigen Tschechien gefunden. Es tauchte im Allgemeinen dort auf, wo die Silberader auslief, was ihr den Spitznamen einbrachtepechblende, was 'Pechstein' bedeutet. Im Jahr 1789 erhitzte Martin Klaproth, ein deutscher Chemiker, der Mineralproben aus den Minen analysierte, es und isolierte eine „seltsame Art von Halbmetall“ – Urandioxid. Er benannte ihn nach dem kürzlich entdeckten Planeten Uranus.

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Der französische Physiker Henri Becquerel entdeckte die radioaktiven Eigenschaften von Uran – und die Radioaktivität selbst – im Jahr 1896. Er ließ Uranylkaliumsulfat, eine Art Salz, auf einer Fotoplatte in einer Schublade und stellte fest, dass das Uran das Glas beschlagen hatte, wie es bei Sonnenlicht der Fall gewesen wäre. Es hatte seine eigenen Strahlen ausgesendet.

2. SEINE TRANSFORMATIONEN GEBEN DEN ALCHEMISTEN RECHT … EIN WENIG.

Uran zerfällt in andere Elemente, spaltet Protonen ab und wird zu Protactinium, Radium, Radon, Polonium und weiter für insgesamt 14 Übergänge, alle radioaktiv, bis es als Blei einen Ruhepunkt findet. Bevor Ernest Rutherford und Frederick Soddy diese Eigenschaft um 1901 entdeckten, dachte man, dass die Idee, ein Element in ein anderes zu verwandeln, ausschließlich das Gebiet der Alchemisten sei.

3. ES IST HÖCHST INSTABIL.

Die Größe von Uran erzeugt Instabilität. Wie Tom Zoellner in schreibtUran: Krieg, Energie und der Fels, der die Welt prägte, „Ein Uranatom ist so überladen, dass es angefangen hat, Stücke von sich selbst abzuwerfen, wie ein verblendeter Mann sich die Kleider vom Leib reißen könnte. In einem Rausch, um einen Ruhezustand zu erreichen, schleudert es eine Rakete aus zwei Protonen und zwei Neutronen mit einer Geschwindigkeit ab, die schnell genug ist, um in ungefähr zwei Sekunden den Erdumfang zu umkreisen.'

4. WENN SIE ES EINNAHMEN, DANKEN SIE IHREN NIEREN, DASS SIE SIE AM LEBEN HALTEN.

Spuren von Uran treten in Gestein, Boden und Wasser auf und können in Wurzelgemüse und Meeresfrüchten aufgenommen werden. Die Nieren übernehmen die Last, es aus dem Blutkreislauf zu entfernen, und bei ausreichend hohen Konzentrationen kann dieser Prozess Zellen schädigen, so das Argonne National Laboratory. Aber hier ist die gute Nachricht: Nach kurzzeitiger, geringer Exposition können sich die Nieren selbst reparieren.

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5. FIESTA-WARE AUS URAN FARBIG … UND RADIOAKTIV.

Bevor wir das Potenzial von Uran für Energie – und Bomben – erkannten, drehten sich die meisten seiner Verwendungen um Farbe. Fotografen waschen Platinotypie-Drucke in Uransalzen, um ansonsten Schwarzweißbilder rötlich-braun zu tönen. Zu Glas hinzugefügt, gab Uran Perlen und Kelchen einen kanarischen Farbton. Am beunruhigendsten ist vielleicht, dass Uran die rot-orangene Glasur von Fiesta Ware – aka. „radioaktives Rot“ – so heiß es aussieht; Platten, die vor 1973 hergestellt wurden, bringen Geigerzähler noch immer in Aufruhr.

6. „DEN DRACHENSCHWANZ kitzeln“ war der Schlüssel zur Herstellung der ersten Atombomben.

Uran kommt natürlicherweise in drei Isotopen (Formen mit unterschiedlichen Massen) vor: 234, 235 und 238. Nur Uran-235 – das nur 0,72 Prozent einer durchschnittlichen Uranerzprobe ausmacht – kann eine nukleare Kettenreaktion auslösen. Bei diesem Prozess bombardiert ein Neutron einen Urankern, wodurch dieser gespalten wird und Neutronen abgestoßen werden, die weitere Kerne teilen.

In den 1940er Jahren begann ein Team von Wissenschaftlern in der damals geheimen Stadt Los Alamos in New Mexico zu experimentieren, um diese Macht zu nutzen. Sie nannten es „den Drachenschwanz kitzeln“. Die Uranbombe, die sie gebaut haben, Little Boy, detonierte am 6. August 1945 über der japanischen Stadt Hiroshima. Schätzungen gehen auseinander, aber die Detonation soll bei der ersten Explosion 70.000 Menschen und mindestens weitere 130.000 durch Strahlenvergiftung getötet haben die folgenden fünf Jahre.

Dieselbe Eigenschaft, die Bomben antreibt, macht Uran heute für die Elektrizität nutzbar. 'Es hat eine sehr hohe Energiedichte, daher ist die Energiemenge, die Sie aus einem Gramm Uran gewinnen können, exponentiell höher als aus einem Gramm Kohle oder einem Gramm Öl', sagte Denise Lee, Mitarbeiterin für Forschung und Entwicklung bei Oak Ridge National Laboratory, erzählt Trini Radio. Ein Uran-Brennstoffpellet von der Größe einer Fingerkuppe hat nach Angaben des Nuclear Energy Institute, einer Industriegruppe, das gleiche Energiepotenzial wie 17.000 Kubikfuß Erdgas, 1.780 Pfund Kohle oder 149 Gallonen Öl.

7. DIE ERDE HAT VOR MILLIARDEN VON JAHREN SEINE EIGENEN NATÜRLICHEN KERNREAKTOREN HERGESTELLT.

In den 1970er Jahren wurde in Erzproben aus einer Mine im heutigen Gabun kein Uran-235 gefunden und es lag bei 0,717 Prozent statt der erwarteten 0,72 Prozent. In einem Teil der Mine fehlten auf mysteriöse Weise etwa 200 Kilogramm – genug, um ein halbes Dutzend Atombomben zu befeuern. Damals war die Möglichkeit des spontanen Auftretens von Kernspaltungsreaktoren nur eine Theorie. Die Bedingungen dafür erforderten eine bestimmte Lagerstättengröße, eine höhere Konzentration von Uran-235 und eine Umgebung, die die Kernspaltung förderte. Basierend auf der Halbwertszeit von Uran-235 stellten die Forscher fest, dass Uran vor etwa 2 Milliarden Jahren etwa 3 Prozent des Erzes ausmachte. Es reichte aus, um an mindestens 16 Stellen Kernspaltungsreaktionen auszulösen, die Hunderttausende von Jahren hin und her flackerten. So beeindruckend das auch klingen mag, die durchschnittliche Leistung lag wahrscheinlich unter 100 Kilowatt – genug, um ein paar Dutzend Toaster zu betreiben, wie der Physiker Alex Meshik in . erklärteWissenschaftlicher Amerikaner.

8. ALS STROMQUELLE IST ES „PRAKTISCH UNENDLICH“.

Eine Studie des MIT aus dem Jahr 2010 ergab, dass die Welt über genügend Uranreserven verfügt, um über Jahrzehnte Strom zu liefern. Derzeit verbrauchen alle kommerziellen Kernkraftwerke zumindest etwas Uran, obwohl auch Plutonium im Mix ist. Ein Durchlauf durch die Reaktoren verbraucht nur etwa 3 Prozent des angereicherten Urans. 'Wenn Sie es mehrmals aufbereiten könnten, kann es praktisch unendlich sein', sagt Stephanie Bruffey, eine Mitarbeiterin für Forschung und Entwicklung beim Oak Ridge National Laboratory, gegenüber Trini Radio. Tonnen von abgereichertem Uran oder seinen radioaktiven Abfallnebenprodukten befinden sich auf Betonplattformen in Kernkraftwerken und in Tresoren historischer Waffenanlagen im ganzen Land; diese einst temporären Speichersysteme sind zu einem dauerhaften Zuhause geworden.