Пичблендът (Уранинит) — радиоактивна уранова руда: определение и свойства

Пичблендът е радиоактивен минерал и руда, богата на уран. Неговият основен химичен състав е UO₂, но често съдържа и значителни количества UO₃ и различни оксиди на елементи като олово, торий и редкоземни елементи. Известен е като pitchblende заради тъмния си цвят и високата си плътност и обикновено се нарича и уранинит. Минералът е известен поне от XV век от сребърните мини в Рудните планини, на границата между Германия и Чехия. Намереният в Германия питчбленд е използван от М. Клапрот през 1789 г. за откриване на елемента уран.

Пичблендът съдържа малко количество радий, който е радиоактивен продукт от разпадането на урана. Тъй като изотопите на урана ²³⁸U и ²³⁵U се разпадат, те образуват крайни продукти като изотопите на²⁰⁶ оловото Pb и ²⁰⁷Pb; в резултат питчблендът винаги съдържа и малки количества олово. Малки количества хелий също присъстват в питчбленда в резултат на алфа-разпад. Хелият е открит за първи път на Земята в питчбленда, след като е бил открит в атмосферата на Слънцето.

Физични и химични свойства

Уранинитът (pitchblende) обикновено се среща в масивни, гнездовидни или кристални образувания. Често е черен до тъмнокафяв и има характерен "pitchy" (смолист) или слабо метален блясък. Твърдостта по Моос е средно на ниво (~5–6), а специфичната плътност е висока и варира в зависимост от състава — често между 6 и 10 g/cm³, поради наличието на тежки елементи като уран и олово. По време на продължително излъчване от радиоактивните елементи структурата на минерала може да се разрушава (метамиктизация), което води до аморфно състояние и промяна в физическите свойства.

Променливото химично съотношение между UO₂ и UO₃ означава, че уранът в питчбленда присъства в различни степенки на окисление. При влага и окислителни условия уранинитът лесно се преобразува до вторични уранови минерали (напр. уранофан, аутунит и др.), които са по-разтворими и често образуват ярки жълти или зелени петна на повърхността на рудата.

Произход и находища

Пичблендът образува основната уранова руда в много типове находища: стратиформени уранови утайки, кварцови вени, гранитни свързани тела и метасоматични зони. Значими находища има в Атхабаска (Канада), в мините в Централна Европа (напр. Рудните планини в Чехия и Германия), в Конго (Шинколобве), в САЩ, Австралия, Намибия и Южна Африка. Тези находища имат икономическо значение като основен източник на уран за ядрената енергетика и за производството на уранови съединения.

Приложения и икономическо значение

Пичблендът е основна суровина за добив на уран, който се използва за производство на ядрено гориво, както и (в миналото) за военни цели. От питчбленд някога са извличали и радий — ценен в миналото заради радиоактивните си свойства и медицински приложения преди появата на по-безопасни алтернативи. Днес уранът от такива руди се използва и в научни изследвания, в геохронологията (U–Pb датировки) и в индустриалните приложения, където са нужни радиоактивни източници.

Радиационни опасности и безопасност

Поради високата си радиоактивност питчблендът представлява сериозен радиационен риск. Основните опасности включват:

• вътрешно облъчване при вдишване или поглъщане на прах (включително радон и неговите продукти);
• външно облъчване при продължително излагане без адекватно щитоване;
• радиоактивно замърсяване на вода и почва при неправилно съхранение или обработка.

Кратка историческа справка

Пичблендът е бил ключов материал за ранните изследвания на радиоактивността. В края на XVIII век Мартин Клапрот използва германски питчбленд, за да изолира и опише елемента уран. В края на XIX век, чрез работа с питчбленд от района на Урайн, учените откриват нови радиоактивни елементи: Полоний и Радий, изолирани от Мария и Пиер Кюри през 1898 г. Хелият първо е открит в слънчевия спектър, а през 1895 г. е намерен и на Земята в уранови минерали (напр. cleveite) — установявайки, че този газ съществува и в земните вещества.

Днес питчблендът остава предмет на геоложки, ядрени и екологични изследвания. Връзката му със съвременните въпроси за енергетиката, безопасността и управлението на радиоактивни отпадъци прави познаването на неговите свойства и рискове важно за широк кръг специалисти и обществеността.

Случайност

Пичблендът е основна руда на урана. Едни от най-качествените уранови руди в света са открити в мината Шинколобве в Демократична република Конго (първоначален източник за проекта "Манхатън") и в басейна Атабаска в Северна Канада. Друг важен източник на питчбленд е езерото Голяма мечка в Северозападните територии на Канада, където той се намира в големи количества, свързани със сребро. Среща се и в Австралия, Германия, Англия и Южна Африка. В Съединените щати се среща в щатите Ню Хемпшир, Кънектикът, Северна Каролина, Уайоминг, Колорадо, Аризона и Ню Мексико.

Урановата руда обикновено се преработва в близост до мината в жълт кек, който е междинен етап в преработката на уран.

Кристали уранинит от Топшам, Мейн (размер: 2,7×2,4×1,4 cm)

Въпроси и отговори

В: Какво представлява смолата?

В: Защо се нарича питчбленд?

В: Къде е открит за първи път питчблендът?

Въпрос: Кой и през коя година използва питчбленда, за да открие урана?

В: Какви други елементи се съдържат в смолата освен уран?

В: Какъв е източникът на радий в питчбеленда?

Въпрос: Какъв друг елемент присъства в смолистия пясък в резултат на алфа разпад и къде е открит за първи път?

Търсене по буква