Uran (IV) oksid

Krystallstruktur
	__ U 4+ __ O 2−
Krystallsystem	kubikk
Romgruppe	Fm 3 m (nr. 225)
Gitterparametere	a = 547 pm
Koordineringsnumre	U [8], O [4]
Generell
Etternavn	Uran (IV) oksid
andre navn	Urandioksid
Forholdsformel	UO 2
Kort beskrivelse	brunt til svart, krystallinsk pulver
Eksterne identifikatorer / databaser
EF-nummer	215-700-3
ECHA InfoCard	100.014.273
PubChem	10916
Wikidata	Q378379
eiendommer
Molarmasse	270,03 g mol −1
Fysisk tilstand	fast
tetthet	10,97 g cm −3
Smeltepunkt	2865 ° C
løselighet	nesten uoppløselig i vann
Fare- og sikkerhetsinformasjon
	; Radioaktivt
H- og P-setninger	H: 330-300-373-411
	P: ?
	Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter . Med mindre annet er oppgitt, gjelder opplysningene standardbetingelser .

Uran (IV) oksid (ofte også urandioksid , UO ₂ ) er et oksid av uran . I naturen forekommer det f.eks. B. før som uraninitt , der uran (IV) oksyd opprinnelig bestående av uran (IV) oksid delvis oksyderes videre til uran (VI) oksid.

presentasjon

Ved å redusere uran (VI) oksid med hydrogen dannes uran (IV) oksid.

{\ displaystyle {\ ce {UO_ {3} \ + H_ {2} \ {\ xrightarrow {450 \ ^ {\ circ} C}} \ UO_ {2} \ + H_ {2} O}}}

Uran (IV) oksyd som kreves for produksjon av drivstoffelementer i kjernekraftverk er hovedsakelig laget av uran (VI) fluor . Det er flere metoder for konvertering. Våtkjemiske prosesser er AUC- og ADU-prosessene.

Når AUC-metoden ( A mmonium U ranyl C- metoden arbonat) er dannet ved hjelp av vann , ammoniakk og karbondioksid , dannes ammoniumuranylkarbonat, og dette omdannes ved oppvarming til uran (VI) oksid. Dette reduseres deretter til uran (IV) oksid ved bruk av hydrogen.

Med ADU-metoden ( A mmonium D i U Ranat-metode) av UF ₆ til hydrolyse til uranylfluoridutfelling med ammoniakkoppløsning til ammoniumdiuranat og påfølgende kalsinering produsert i et hydrogenstrøm uran (IV) oksid. Ligningene for ADC-prosessen er:

{\ displaystyle {\ ce {UF6 + 2 H2O -> UO2F2 + 4 HF}}}

{\ displaystyle {\ ce {2 UO2F2 + 6 NH4OH -> (NH4) 2U2O7 v + 4 NH4F + 3 H2O}}}

{\ displaystyle {\ ce {(NH4) 2U2O7 + 2 H2 -> 2 UO2 + 2 NH4OH + H2O}}}

Den ADU fremgangsmåte er også velegnet for utvinning av uran fra oppløsninger med uran (VI) -forbindelser.

I tillegg til disse prosessene brukes også en tørr prosess, DC-pulverprosessen . I denne prosessen omdannes heksafluoridet direkte til uran (IV) oksid ved høyere temperaturer. Fordelen her er at det ikke finnes avfallsløsninger med uraninnhold som krever videre behandling. Ligningen for denne prosedyren er:

{\ displaystyle {\ ce {UF6 + 2 H2O + H2 -> UO2 + 6 HF}}}

En annen metode for å produsere uran (IV) oksid er PUREX-prosessen som brukes til ombehandling av drivstoffelementer . Under denne ekstraksjonen dannes uranylnitrat , som igjen omdannes til uran (VI) oksid ved oppvarming og deretter reduseres til uran (IV) oksid.

eiendommer

Fysiske egenskaper

Uran (IV) oksid er et brunt til svart, krystallinsk pulver. Den har et kubisk krystallsystem , romgruppen Fm 3 m (nr. 225) , med et gitterparameter a = 547 pm og fire formelenheter per celleenhet . Den strukturtype er den CaF ₂ typen ( fluoritt ) og koordinasjonstall er U [8], O [4]. Mal: romgruppe / 225

Uran (IV) oksid er også en halvleder . I laboratorietester kan en funksjonell Schottky-diode produseres fra UO ₂ . På grunn av problemer på grunn av ioniserende stråling og doping , brukes ikke dette materialet i elektronisk kretsteknologi .

Nyprodusert uran (IV) oksid fra jordisk naturlig uran har en spesifikk aktivitet på 22300 Bq / g.

Kjemiske egenskaper

Blandinger av uran (IV) oksid og luft (støvskyer) er eksplosive. Som et fint pulver reagerer det voldsomt med luften og frigjør varme ( pyroforisk ). Det brenner til triuranoktoksid U ₃ O ₈ .

Urandioksid
Sintret urandioksid kjernefysisk reaktor drivstoff
Urandioksidpellets for en atomreaktor

applikasjoner

Uran (IV) oksid er det viktigste kjernefysiske drivstoffet i atomreaktorer . Den behandles til såkalte " pellets " som skal brukes i drivstoffstenger .

Videre ble uran (IV) oksid tidligere brukt som fargestoff i forskjellige glass og keramikk. I form av en URDOX- motstand med termistoregenskaper , ble den brukt til å begrense strømmen i varmekretsene til alle nåværende enheter .

Individuelle bevis

↑ ^a^b^c^d^e Oppføring av urandioksid i GESTIS stoffdatabase til IFA , åpnet 16. februar 2017. (JavaScript kreves)
↑ ikke er oppført i forordning (EC) 1272/2008 (CLP) , men med den angitte merking det faller inn under gruppe inngangsuranforbindelser med unntak av de som er angitt annensteds i denne vedlegg i den klassifisering og merking Opptelling av den europeiske Chemicals Agency (ECHA), åpnet 1. februar 2016. Produsenter eller distributører kan utvide den harmoniserte klassifiseringen og merkingen .
↑ Farene som følger av radioaktivitet hører ikke til egenskapene som skal klassifiseres i henhold til GHS-merkingen.
↑ M. Volkmer: Grunnleggende kunnskap om kjernekraft , Hamburgische Elektricitäts-Werke-AG, 1996, s. 76; ISBN 3-925986-09-X .
↑ Ekstraksjon av uran fra løsninger. - Dokument DE3587334T2 .
↑ Prosess for produksjon av et sintret organ for kjernefysisk drivstoff - Dokument DE10115015C1 .
^ Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the elements , 1. utgave, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1988, s. 1616; ISBN 3-527-26169-9 .
Ong Yong Q. An, Antoinette J. Taylor, Steven D. Conradson, Stuart A. Trugman, Tomasz Durakiewicz og George Rodriguez: Ultrafast Hopping Dynamics of 5 f Electron in the Mott Insulator UO ₂ Studert av Femtosecond Pump-Probe Spectroscopy . I: Phys. Prest Lett. . 107, nr. 20, 2011, s. 207402-207405. doi : 10.1103 / PhysRevLett.106.207402 .
^ Thomas Meek: Semiconductive Properties of Uranium Oxides. (PDF; 88 kB) (Ikke lenger tilgjengelig online.) Materials Science Engineering Department, University of Tennessee, 2000, arkivert fra originalen 1. september 2012 ; Hentet 18. juli 2013 . Info: Arkivkoblingen ble satt inn automatisk og har ennå ikke blitt sjekket. Vennligst sjekk originalen og arkivlenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / web.ead.anl.gov

litteratur

Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium , i: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (red.): The Chemistry of Actinide and Transactinide Elements , Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1 , s. 253-698; doi : 10.1007 / 1-4020-3598-5_5 .

[GESTIS-1] Oppføring av urandioksid i GESTIS stoffdatabase til IFA , åpnet 16. februar 2017. (JavaScript kreves)

[CLP_100.240.790-2] r oppført i forordning (EC) 1272/2008 (CLP) , men med den angitte merking det faller inn under gruppe inngangsuranforbindelser med unntak av de som er angitt annensteds i denne vedlegg i den klassifisering og merking Opptelling av den europeiske Chemicals Agency (ECHA), åpnet 1. februar 2016. Produsenter eller distributører kan utvide den harmoniserte klassifiseringen og merkingen .

[3] Farene som følger av radioaktivitet hører ikke til egenskapene som skal klassifiseres i henhold til GHS-merkingen.

[4] M. Volkmer: Grunnleggende kunnskap om kjernekraft , Hamburgische Elektricitäts-Werke-AG, 1996, s. 76; ISBN 3-925986-09-X .

[5] Ekstraksjon av uran fra løsninger. - Dokument DE3587334T2 .

[6] Prosess for produksjon av et sintret organ for kjernefysisk drivstoff - Dokument DE10115015C1 .

[7] Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the elements , 1. utgave, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1988, s. 1616; ISBN 3-527-26169-9 .

[8] Ong Yong Q. An, Antoinette J. Taylor, Steven D. Conradson, Stuart A. Trugman, Tomasz Durakiewicz og George Rodriguez: Ultrafast Hopping Dynamics of 5 f Electron in the Mott Insulator UO ₂ Studert av Femtosecond Pump-Probe Spectroscopy . I: Phys. Prest Lett. . 107, nr. 20, 2011, s. 207402-207405. doi : 10.1103 / PhysRevLett.106.207402 .

[9] Thomas Meek: Semiconductive Properties of Uranium Oxides. (PDF; 88 kB) (Ikke lenger tilgjengelig online.) Materials Science Engineering Department, University of Tennessee, 2000, arkivert fra originalen 1. september 2012 ; Hentet 18. juli 2013 . Info: Arkivkoblingen ble satt inn automatisk og har ennå ikke blitt sjekket. Vennligst sjekk originalen og arkivlenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / web.ead.anl.gov

Languages