Uran w pigułce

James St. John / Flickr / CC BY 2.0

Uran jest niezwykle ciężkim metalem, ale zamiast zatapiać się w jądrze Ziemi, koncentruje się na powierzchni. Uran znajduje się prawie wyłącznie w kontynentalnej skorupie ziemskiej, ponieważ jego atomy nie pasują do krystalicznej struktury minerałów płaszcza. Geochemicy uważają uran za jeden z elementy niezgodne , a dokładniej członek wielkojonowego pierwiastka litofilowego lub grupy LILE. Jego średnia liczebność w całej skorupie kontynentalnej wynosi nieco mniej niż 3 części na milion.

Uran nigdy nie występuje jako goły metal; raczej najczęściej występuje w tlenkach jako minerały uraninit (UO_dwa) lub blenda smołowa (częściowo utleniony uraninit, konwencjonalnie podawany jako U₃O₈). W rozwiązaniu, uran wędruje w kompleksach molekularnych z węglanem, siarczanem i chlorkiem tak długo, jak utleniają się warunki chemiczne. Ale w warunkach redukujących uran wypada z roztworu jako minerały tlenkowe. Takie zachowanie jest kluczem do poszukiwania uranu. Złoża uranu występują głównie w dwóch środowiskach geologicznych, stosunkowo chłodnym w skały osadowe i gorący w granitach.

Osadowe złoża uranu

Ponieważ uran porusza się w roztworze w warunkach utleniających i wypada w warunkach redukujących, ma tendencję do gromadzenia się tam, gdzie brakuje tlenu, na przykład w czarnych łupkach i innych skałach bogatych w materiał organiczny. Jeśli płyny utleniające dostają się do środka, mobilizują uran i koncentrują go wzdłuż przedniej części poruszającego się płynu. Słynne złoża uranu na płaskowyżu Kolorado pochodzą z ostatnich kilkuset milionów lat. Stężenia uranu nie są bardzo wysokie, ale łatwo je wydobywać i przetwarzać.

Wielkie złoża uranu w północnym Saskatchewan w Kanadzie również mają pochodzenie osadowe, ale mają inny scenariusz, znacznie starszy wiek. Tam, około 2 miliardy lat temu, starożytny kontynent uległ głębokiej erozji we wczesnej erze proterozoiku, a następnie został pokryty głębokimi warstwami skał osadowych. The niezgodność między zerodowanymi skałami podłoża a leżącymi nad nimi skałami osadowymi znajduje się miejsce, w którym aktywność chemiczna i płyn przepływają skoncentrowany uran do rud, osiągając czystość 70 procent. Stowarzyszenie Geologiczne Kanady opublikowało dokładną analizę tych złóż uranu związanych z niezgodnością ze wszystkimi szczegółami tego wciąż tajemniczego procesu.

Mniej więcej w tym samym czasie w historii geologicznej osady uranu w dzisiejszej Afryce skoncentrowały się na tyle, że „zapaliły” naturalny reaktor jądrowy, jedna z najfajniejszych sztuczek Ziemi .

Granitowe złoża uranu

Gdy duże bryły granitu zestalają się, śladowe ilości uranu koncentrują się w ostatnich pozostałościach płynu. Zwłaszcza na płytkich poziomach mogą one pękać i atakować otaczające skały płynami zawierającymi metal, pozostawiając żyły rudy. Więcej epizodów aktywności tektonicznej może je jeszcze bardziej skoncentrować, a jednym z nich jest największe na świecie złoże uranu, kompleks brekcji hematytu na zaporze olimpijskiej w Australii Południowej.

Dobre okazy minerałów uranu znajdują się w końcowej fazie krzepnięcia granitu – żyły dużych kryształów i niezwykłych minerałów zwanych pegmatyty . Można znaleźć sześcienne kryształy uranitu, czarne skorupy blendy smolistej oraz płytki minerałów uranowo-fosforanowych takich jak torbernit (Cu(UO_dwa)(PO₄)_dwa·8-12H_dwaO). Minerały srebra, wanadu i arsenu są również powszechne tam, gdzie znajduje się uran.

Uran pegmatytowy nie jest dziś wart wydobycia, ponieważ złoża rudy są niewielkie. Ale to tam znajdują się dobre okazy minerałów.

Radioaktywność uranu wpływa na otaczające go minerały. Jeśli badasz pegmatyt, te oznaki uranu obejmują poczerniały fluoryt, niebieski celestyt, dymny kwarc, złoty beryl i skalenie zabarwione na czerwono. Również chalcedon zawierający uran jest intensywnie fluorescencyjny o żółto-zielonym kolorze.

Uran w handlu

Uran jest ceniony za ogromną zawartość energii, którą można wykorzystać do wytwarzania ciepła w reaktorach jądrowych lub uwolnić w jądrowych materiałach wybuchowych. Układ o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej i inne umowy międzynarodowe regulują obrót uranem w celu zapewnienia, że ​​jest on używany wyłącznie do celów cywilnych. Światowy handel uranem wynosi ponad 60 000 ton metrycznych, a wszystko to zostało uwzględnione w protokołach międzynarodowych. Największymi producentami uranu są Kanada, Australia i Kazachstan.

Cena uranu zmieniała się wraz z losami energetyki jądrowej i potrzebami militarnymi różnych krajów. Po upadku Związku Radzieckiego duże zapasy wzbogaconego uranu zostały rozrzedzone i sprzedane jako paliwo jądrowe w ramach umowy zakupu wysoko wzbogaconego uranu, która utrzymywała ceny na niskim poziomie do lat dziewięćdziesiątych.

Jednak od około 2005 r. ceny rosną, a poszukiwacze są ponownie w terenie po raz pierwszy od pokolenia. A wraz ze wznowioną uwagą na energię jądrową jako bezemisyjne źródło energii w kontekście globalnego ocieplenia, nadszedł czas, aby ponownie zapoznać się z uranem.