Menu

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Was ist Uran? Typen und Eigenschaften

Was ist Uran? Typen und Eigenschaften

Uran ist ein chemisches Element, das als Kernbrennstoff verwendet wird. Es ist der am weitesten verbreitete Brennstoff bei Kernspaltungsreaktionen. Es ist ein natürliches Element, das in der Natur zu finden ist. Um Uran in einem Kernreaktor nutzen zu können, muss es jedoch einer gewissen Behandlung unterzogen werden.

Um die Besonderheiten zu kennen, die Uran von anderen Substanzen unterscheiden, müssen wir zunächst einige grundlegende Kernphysik betrachten.

Grundlegende physikalische Überlegungen zu Uran

Ein Atom eines Kerns und Elektronen, die diesen Kern umgeben. Ein Kern wiederum besteht aus Protonen und Neutronen. Ein Proton hat eine positive Ladung. Ein Neutron hat keine elektrische Ladung und ist neutral.

Die positiven Ladungen der Protonen versuchen, sich nach außen zu zwingen. Was sie daran hindert, sich zu trennen, ist eine neue Art von Kraft: Eine immens starke, kurzreichweitige Anziehungskraft wirkt austauschbar zwischen Protonen und Neutronen (die aus dieser Sicht alle Nukleonen sind). Die kurzreichweitige Kernkraft hält sie zusammen und wirkt der abstoßenden Wirkung der positiven Ladungen der Protonen entgegen. Auf diese Weise wirken die Neutronen als „nuklearer Zement“.

Eigenschaften von Uran, einem instabilen Element

Im Periodensystem finden wir Uran mit der Ordnungszahl 92 mit dem Symbol "U". Es gehört zur Gruppe der Aktiniden.

Der Kern eines Uranatoms enthält 92 Protonen. Unter diesen Bedingungen ist die Abstoßungskraft zwischen den Protonen dabei, die Kernkraft zu überwinden.

Die Atome desselben Elements können je nach Neutronenzahl unterschiedlichen Isotopen angehören.

Wenn im Kern des Uranatoms 146 Neutronen vorhanden sind, befindet er sich in einer instabilen Situation. Diese Form von Uran, die insgesamt 238 Nukleonen (92 Protonen und 146 Neutronen) enthält, wird Uran-238 genannt.

Die nächste wahrscheinlichste Anordnung ist ein Urankern, der drei Neutronen weniger enthält: Uran-235. Atome mit diesen leichteren Kernen machen etwa 0,7% des natürlich vorkommenden Urans aus.

In beiden Fällen handelt es sich um ungefähr dasselbe Element, Uran, da sie 92 Protonen haben. Sie gehören jedoch zu verschiedenen Isotopen, da das eine 238 Neutronen und das andere 235 hat.

Der Uran-235-Kern steht bereits kurz vor einem internen Versagen unter Belastung; ein Streuneutron, das sich ihm nähert, kann es vollständig brechen.

Für Kernspaltungsreaktionen interessiert uns diese Kombination von Protonen und Neutronen, die der Überwindung der Kernkraft so nahe kommt. Auf diese Weise explodiert und teilt sich das Atom, indem es einfach ein Neutron hinzufügt, wodurch andere Neutronen erzeugt werden, die mit anderen Uranatomen kollidieren können, die ebenfalls am Limit sind.

Welche Uranarten gibt es?

Uran kann natürlich, angereichert, abgereichert sein.

Abgereichertes Uran

Abgereichertes Uran ist eine Mischung der gleichen drei Uranisotope, außer dass es sehr wenig 234U und 235U enthält. Es ist weniger radioaktiv als natürliches Uran.

Angereichertes Uran

Angereichertes Uran ist ein weiteres Isotopengemisch, das mehr 234U und 235U enthält als natürliches Uran. Angereichertes Uran ist radioaktiver als natürliches Uran.

Natürliches Uran

Natürliches Uran wird zur Herstellung von angereichertem Uran verwendet; das übrig gebliebene Produkt ist abgereichertes Uran.

Wozu dient Uran?

Uran ist als Kernbrennstoff in der Kernkraftindustrie sehr wichtig. Insbesondere Kernkraftwerke verwenden oft angereichertes Uran. Dennoch gibt es andere Anwendungen für abgereichertes Uran.

Uran ist fast so hart wie Stahl und viel dichter als Blei. Diese Eigenschaft macht abgereichertes Uran zu einem optimalen Element für Anwendungen wie:

  • Gegengewicht in Hubschrauberrotoren und in Flugzeugteilen
  • Schutzschild gegen ionisierende Strahlung
  • Munitionskomponente, damit sie feindliche gepanzerte Fahrzeuge leichter durchdringen können.
  • Panzerung in Militärfahrzeugen.

Uranisotope

Uran kann in seinem Kern in unterschiedlicher Zusammensetzung vorliegen, also in unterschiedlichen Isotopen. Obwohl Uran in der Natur vorkommt, liegt das meiste davon in einer Konfiguration vor, die für die Erzeugung von Kernreaktionen nicht am besten geeignet ist. Aus diesem Grund werden Uranatome künstlich zu anderen, instabileren Isotopen verändert. Diese neuen Uranisotope werden die Entstehung von Kernspaltungskettenreaktionen begünstigen.

Uran-235 (235U) ist das einzige in der Natur vorkommende spaltbare Isotop, dh mit der Fähigkeit, eine Kettenreaktion der Kernspaltung zu verursachen. Es ist eine Eigenschaft, die nicht einmal Uran-238, das häufigste Element dieses Elements, besitzt.

Andere Isotope von Uran sind wie folgt

  • Uran-232 synthetischen Ursprungs.
  • Uran-233 synthetischen Ursprungs.
  • Uran-234 kommt in 0,0054 % in der Natur vor.
  • Uran-235 kommt in 0,7204% in der Natur vor.
  • Uran-236 synthetischen Ursprungs.

Uran-238 kommt in 99,2742 % in der Natur vor.

    Autor:

    Erscheinungsdatum: 8. April 2014
    Geändert am: 19. November 2019