является управляющей компанией Горнорудного дивизиона Госкорпорации «Росатом», консолидирующей российские уранодобывающие активы. Минерально-сырьевая база непосредственно самого холдинга по итогам 2017 года составляет 523,9 тыс. тонн (2 место среди крупнейших уранодобывающих компаний мира).

Сосредоточенные в компании уникальные компетенции позволяют выполнять весь комплекс промышленных работ – от геологоразведки до добычи и переработки природного урана. Это важно, потому что российские активы уранодобычи находятся на разных стадиях жизненного цикла: от разведки (проект «Элькон») до интенсивной промышленной эксплуатации месторождений. Крупнейшее предприятие, входящее в контур управления Уранового холдинга «АРМЗ», - это основанное в 1968 году «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ППГХО, Забайкальский край) . Оно уже много десятилетий осуществляет добычу подземным горным способом.

Эффективно развиваются два других предприятия - АО «Хиагда» в Республике Бурятия и АО «Далур» в Курганской области, добывающие уран более экологически чистым методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ).

В отличие от традиционного способа добычи, который заключается в извлечении руды из недр, ее дроблении и гидрометаллургической переработке, при СПВ урановая руда остается на месте залегания. Посредством системы скважин через рудную залежь прокачивается выщелачивающий реагент с последующей откачкой урансодержащего раствора на поверхность, где он последовательно перерабатывается до получения конечного продукта – желтого кека или закиси-окиси урана. При СПВ почвенный покров почти не нарушается, не образуется отвалов пустой породы и отходов, а состояние вмещающего руду водоносного горизонта после отработки восстанавливается до начального состояния. Данная технология значительно экономичнее и экологически предпочтительнее карьерного или шахтного способов добычи урана.

АО «Хиагда» оценивается как самый перспективный актив холдинга. Расширение его производственной базы уже в ближайшем будущем позволит выйти на проектную мощность в 1000 тонн урана в год.

Среди других дочерних предприятий АО «Атомредметзолото» - сервисный центр АО «РУСБУРМАШ», осуществляющий разведку природных ископаемых как в России так и за рубежом, инжиниринговый центр АО «ВНИПИпротехнологии», специализирующийся в проектировании и строительстве промышленных объектов «под ключ».

Кроме добычи урана, Урановый холдинг «АРМЗ» реализует также ряд проектов, связанных с добычей редких, редкоземельных и драгоценных металлов. Один из ключевых проектов – освоение Павловского свинцово-цинкового серебросодержащего месторождения на архипелаге Новая земля, минерально-сырьевая база которого позволит организовать одно из крупнейших перерабатывающих предприятий в России. Основой для этой деятельности служит многолетний опыт разработки месторождений в самых разнообразных геоклиматических условиях. В АО «Далур» планируется организовать попутное производство концентрата (до 10 тонн в год) и концентрата редкоземельных металлов (до 450 тонн в год). ППГХО на разрезе «Уртуйский» ведет добычу угля.

Благодаря инвестициям и оптимизации деятельности производительность труда в Урановом холдинге «АРМЗ» растет, а себестоимость добычи – снижается. Внедрение прогрессивных технологий также способствует повышению результатов. В частности, в АО «Далур» в 2015 году была смонтирована технологическая линия сушки «желтого кека» с проектной мощностью 120 кг продукта в час. Влажность суспензии соединений урана благодаря вводу линии снизилась с 30% до 2%. В свою очередь, это не только снижает затраты на логистику, но и обеспечивает удобство дальнейшей переработки для получения высокочистых соединений урана.

Зарубежные уранодобывающие активы Госкорпорации «Росатом» объединяет холдинг Uranium One. Он имеет диверсифицированный портфель международных активов в Казахстане, США и Танзании. Минерально-сырьевая база Uranium One, согласно оценкам по стандартам международной отчетности, составила на конец 2018 года 216 тыс. тонн урана (по сравнению с 2017 годом значение не изменилось). Объем добычи урана в 2018 году составил 4,4 тыс. тонн урана.

Добыча осуществляется с применением экологически щадящей технологии скважинного подземного выщелачивания. Uranium One является сторонником экологически чистой энергетики, поддерживает самые высокие стандарты в сфере защиты окружающей среды, обеспечения охраны жизни и здоровья сотрудников, активно участвует в программах развития местных сообществ на территориях присутствия компании.

Этот факт впервые был обнаружен еще в 60-х годах прошлого века, однако в то время на него почти не обратили внимания. При замене изношенного оборудования на ряде нефтяных месторождений Заволжья совершенно случайно выяснилось, что извлеченные из скважин трубы, пролежавшие на большой глубине по 20-30 лет, имеют поистине запредельный уровень ионизирующего излучения - порой до 5000 микрорентген в час. А это более чем в 400 раз выше естественного радиационного фона (рис. 1).

Опасные элементы

Лишь в конце 80-х годов с этим фактом стали разбираться специалисты. Выяснилось, что за десятки лет работы нефтепромыслового оборудования на стенках труб, на запорной арматуре и на прочих агрегатах образовался слой нефтяного осадка. Именно этот осадок и аккумулировал в себе редкие радионуклиды - радий-226 и радий-228. Но откуда они взялись на Европейской части СССР?

Вот тогда-то и выяснилось, что в данной точке земной коры на глубине от 400 до 800 метров залегают пласты с высоким содержанием природного урана, продуктом распада которого как раз и является радий. А нефтепромысловое оборудование за 20-30 лет эксплуатации накапливало в себе этих радионуклидов столько, что они стали реально угрожать здоровью работающих на промыслах людей. В связи с этим с конца 80-х годов на многих нефтепромыслах был введен радиационный контроль, который при превышении разрешенного уровня излучения выносит предписание о замене «грязного» оборудования.

Справка. Уран – химический элемент № 92 периодической таблицы Менделеева. В чистом виде он представляет собой серебристо-белый металл, который является самым тяжелым из ныне существующих в природе элементов. В естественных рудах он присутствует в виде смеси из трех изотопов: уран-238 (99,28%), уран-235 (0,71%) и уран-234 (0,005%). В настоящее время крупнейшие из разведанных запасов урана находятся в Канаде, ЮАР, Намибии, Австралии и Казахстане. В России 93% этого металла добывается на Краснокаменском месторождении в Забайкальском крае, остальное – в Бурятии и Курганской области (рис. 2).

Именно для изотопа урана с атомным весом 235 физиками-теоретиками еще в 30-х годах была предсказана возможность проведения цепной реакции деления атомных ядер, при которой выделяется громадная энергия. Практически же такая реакция впервые была осуществлена в июле 1945 года в США в виде взрыва атомной бомбы. После этого американцы сбросили такие бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. В мирных целях управляемая реакция деления ядер урана впервые были использована в СССР на Обнинской атомной электростанции в 1954 году. В настоящее время уран из природных месторождений используется как топливо для АЭС, а также как сырье для получения плутония-239, являющегося начинкой ядерного оружия.

Радиация из-под земли

Обычно при слове «радиация» в памяти сразу же возникает образ атомной электростанции и произошедшей в 1986 году катастрофы на Чернобыльской АЭС. Между тем в течение миллионов лет все живое на планете Земля развивалось в условиях непрекращающегося естественного радиационного излучения, приходящего к нам сразу с двух сторон - из космических просторов и из недр земной коры.

Космическую радиацию практически полностью задерживает озоновый слой атмосферы, сохраняя тем самым саму возможность существования живых организмов на планете. А вот естественное радиационное излучение, приходящее к нам из глубин Земли, в разных точках земной коры может достигать разного уровня в зависимости от концентрации радия, урана и тория в горных породах.

В частности, в ряде регионов нашей планеты, например, в гималайских предгорьях Индии, местные горные породы за счет высокого содержания в них радиоактивных элементов излучают порой до 300-500 микрорентген в течение часа. Эти цифры в 15-25 выше уровня естественного радиационного фона для средней полосы России. Тем не менее в названной местности люди живут уже сотни лет, и при этом лучевой болезни у них не наблюдается. Более того: именно из таких «радиоактивных» индийских деревень английские колонизаторы в свое время набирали самых сильных и высоких солдат. По мнению ряда ученых, этот факт доказывает, что в малых дозах радиация не только не вредна, но даже полезна для человеческого организма. Однако их противники считают, что хорошее здоровье уроженцев этих областей Индии объясняется всего лишь простой деревенской пищей, чистым воздухом и удаленностью от цивилизации.

Геологические исследования 80-х – 90-х годов в Европейской части России показывают, что горные породы с повышенным уровнем радиации в ряде точек Самарской области тоже выходят на поверхность земной коры (рис. 3, 4).

Так, в гравийном карьере «Лысая гора», что находится в черте города Сызрани, местные строительные организации в течение десятков лет брали камень для своих нужд. Все было хорошо, и нареканий к качеству материала за все время работы не случалось. Однако в 90-е годы в один прекрасный момент при радиометрическом обследовании местности совершенно случайно выяснилось, что в некоторых точках карьера уровень излучения пород подскакивает до 320 микрорентген в час, что в 25-30 раз выше естественного природного фона.

Обследование помогло установить, что здесь все дело опять же в высокой концентрации изотопов урана и радия в подземных пластах, которые в районе Сызрани подходят очень близко к поверхности земли. Разумеется, работы на опасном участке карьера были немедленно свернуты, а урановую жилу решили засыпать отходами горной добычи. А после того, как здесь поставили щиты со знаком радиационной опасности, мало кто из местных жителей рискует надолго заходить в «урановый» карьер.

Лечение на водах

В связи с приведенными выше фактами в течение 80-х годов Среднее Поволжье было обследовано геологическими партиями на предмет расположения залежей урановых и радиевых руд. Выяснилось, что слои с высоким содержанием этих элементов распространены на огромной территории – примерно от Пензенской области до южных предгорий Урала. В среднем глубина залегания таких пород колеблется от 400 метров до 1 километра от верхнего края земной коры, но в ряде точек, как, например, в упомянутом карьере под Сызранью радиоактивные слои подходят почти к самой поверхности.

Этот факт подтверждается результатами работ поисково-съемочной геологической экспедиции, которая в 1996 году изучала водные источники на границе Самарской и Ульяновской областей. В этих местах на разных глубинах были выявлены запасы подземных минеральных вод в верхнекаменноугольных отложениях с повышенным содержанием в них радона - естественного радиоактивного химического элемента, который также является продуктом распада изотопов урана.

А на территории уже упоминавшегося выше Сызранского района, а именно - близ села Репьевка, также удалось найти в земных недрах еще одну группу целебных вод – не только радоновых, но также сульфидных и йодо-бромных, приуроченных к тем же отложениям. При этом медицинскими исследованиями установлено, что радоновые воды очень действенны против многих недугов – в частности, при лечении хронических заболеваний центральной нервной системы, опорно-двигательного аппарата, периферических нервных стволов и кровеносных сосудов, некоторых болезней сердечной мышцы, клапанного аппарата, заболеваний и нарушений обмена веществ, болезней кожных покровов и так далее. Но при этом специалисты отмечают, что для получения более конкретных данных о радоновых водах Среднего Поволжья необходимы более детальные поисково-оценочные работы, на которые средств пока никто не выделяет.

Ныне геологи-теоретики называют Среднее Поволжье одним из перспективных регионов России в плане добычи урана. Причем урановые рудопроявления ныне известны не только в Сызранском районе. В частности, уже обсуждается в плане детальной геологоразведки группа урановых аномалий в палеозойских породах на реке Большой Кинель. Имеются урановые следы также и на Самарской Луке, и даже в ближайших окрестностях Самары.

Именно с природным радиационным излучением некоторые физики связывают и появление в ряде районов Самарской Луки так называемых «столбов света» - феномена вертикального свечения воздуха, которое на протяжении сотен лет неоднократно отмечалось жителями жигулевских сел. Как описывают это явление очевидцы, «столбы» могут неожиданно появляются в ночное время над горами и как бы висеть на одном месте на протяжении разного времени – от нескольких минут до нескольких часов.

Специалисты считают, что свечение воздуха может быть вызвано его ионизацией, а она, свою очередь, обычно возникает в зоне действия мощного электромагнитного или радиационного излучения. И поскольку новейшие геологические исследования в Среднем Поволжье показывают, что Самарский край входит в зону распространения подземных месторождений урана и радия, то вполне возможно, что в Жигулевских горах есть «окна», через которые эта природная радиация периодически прорывается наружу. Тогда над горным массивом и появляются столбы ионизированного светящегося воздуха.

…Помнится, в советские времена, когда не было нынешней гласности, в народе ходили упорные легенды о том, что всех зеков, приговоренных к расстрелу за тяжкие преступления, вместо камеры смертников отправляют на урановые рудники. Неизвестно, так ли это было на самом деле, но адреса месторождений, где добывалось сырье для ядерного щита страны, были у всех на слуху. В их число входили, в частности, урановые залежи на территории Средней Азии. Однако после распада СССР многие из таких рудников оказались далеко за границей России.

Поэтому не исключено, что при истощении месторождений урана в Забайкалье и на Южном Урале будет признана экономически выгодной разработка подземных залежей этого металла и на территории Среднего Поволжья. И тогда вполне возможно, что урановые рудники появятся в ближайших окрестностях Самары (рис. 5).

Валерий ЕРОФЕЕВ.

Список литературы

Беспалый В.Г. 1994. Состояние геологической среды и основные направления эволюции литосферы под воздействием техногенных факторов. Общие сведения. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 33-35.

Беспалый В.Г. 1994. Геологическая среда и человек. Состояние раскрытости геологической среды и ее естественная защищенность. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 36-46.

Бортников М.П. 2004. Орографическое значение Жигулевских гор. – В сб. «Краеведческие записки». Выпуск XIII. Самара, изд-во ООО «Глагол», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, с. 121-125.

Бортников М.П. 2004. Карстовые объекты Самарской области. – В сб. «Краеведческие записки». Выпуск XIII. Самара, изд-во ООО «Глагол», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, с. 126-130 (Карстовая арка в овраге Шелудяк Жигулевских гор, Малорязанский карстовый мост у села Малая Рязань Ставропольского района, пещера Печерская у села Печерское Сызранского района).

Войлошников В.Д. 1979. Геология. Методы реконструкции прошлого Земли. Учебное пособие для студентов пед. ин-тов по геогр. спец. М., Просвещение, 272 с.

Воротеляк В.Н. 1990. О рационализации природопользования в регионе Самарской Луки в увязке с потребностями народного хозяйства в строительном сырье. – В сб. «Социально-экологические проблемы Самарской Луки». Тезисы докладов второй научно-практической конференции (1-3 октября 1990 г., Куйбышев). Куйбышевск. гос. пед. ин-т им. В.В. Куйбышева, Жигулевский гос. заповедник им. И.И. Спрыгина, Куйбышев, стр. 30.

Горбачев А.М. 1981. Общая геология. Учебник для учащихся средних геологических учебных заведений. М., Высшая школа, 351 с.

Грушевой Г.В., Оношко И.С., Наумов С.С. 1996. Прогнозная оценка ураноносности чехла Русской платформы. - В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :11-19.

Гусева Л.В. 2000. Новые поступления в естественнонаучные фонды музея им. П.В. Алабина. - В сб. «Краеведческие записки». Выпуск IX, посвященный 55-летию Великой Победы и 150-летию Самарской губернии. Самара, изд-во ОАО «СамВен», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, стр. 210-217.

Гусева Л.В. 2001. Геологические объекты края – история изучения. – В сб. «Самарский край в истории России». Материалы юбилейной научной конференции 6-7 февраля 2001 г. Самара, изд-во ЗАО «Файн Дизайн», с.16-20.

Даниленко К. 1996. Сызранский гравий хуже, чем Чернобыль. – Газета «Будни», 24 октября 1996 года.

Емельянов В.К. 1994. Характер техногенного воздействия на геологическую среду и пути борьбы с отрицательными воздействиями. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 47-50.

Ерофеев В.В. 1985. Страницы каменной книги. – В сб. «Зеленый шум». Куйбышев, Куйб. кн. изд-во. :29-47.

Ерофеев В.В. 1990. Открытие подземных кладовых. – В сб. «Самарский краевед». Историко-краеведческий сборник. (Сост. А.Н. Завальный). Куйбышев. Кн. изд-во, стр. 311-338.

[Ерофеев В.В.] Гребнев Е. 1996. Урановый рудник под Самарой? – «Самарская газеты», 28 августа 1996 года.

[Ерофеев В.В.] Гребнев Е. 1996. Будем лечиться радоном? – «Самарская газета», 19 декабря 1996 года.

Ерофеев В.В. 1996. Что таится в самарских недрах? – «Самарская газета», 26 декабря 1996 года.

[Ерофеев В.В.] Ветров В.В. 1998. Урановые рудники под Самарой. – Газеты «Алекс-информ», № 2 – 1998, январь.

[Ерофеев В.В.] Игнатов В. 1998. Радиация. Все под ней ходим. – «Самарское обозрение», 18 июня 1998 года.

[Ерофеев В.В.] Ветров В. 1999. Откроют ли в губернии урановые рудники? – «Ведомости Самарской губернии», 3 сентября 1999 года.

[Ерофеев В.В.]Викторов В.В. 2000. Самарский уран – миф или реальность. – В газ. «Самарское обозрение», 3 апреля.

Ерофеев В.В., Чубачкин Е.А. 2007. Самарская губерния – край родной. Т. I. Самара, Самарское книжное изд-во, 416 с., цв. вкл. 16 с.

Ерофеев В.В., Чубачкин Е.А. 2008. Самарская губерния – край родной. Т. II. Самара, изд-во «Книга», - 304 с., цв. вкл. 16 с.

Ерофеев В.В., Захарченко Т.Я., Невский М.Я., Чубачкин Е.А. 2008. По самарским чудесам. Самара, изд-во Самарский дом печати. 168 с., цв. вкл.

Захаров А.С. 1971. Рельеф Куйбышевской области. Куйб. кн. изд-во: 1-86.

Иванов А.М., Поляков К.В. 1960. Геологическое строение Куйбышевской области. Куйбышев. :1-84.

Книга Большому Чертежу. М.-Л., изд-во АН СССР, 1950.

Красных В.В. 1996. Возможности выявления месторождений урана палеодолинного типа на юге Русской платформы. - В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :20-23.

Лепехин И.И. 1795. Дневные записки путешествия академика Лепехина. т.1, изд-во Императорской АН.

Машковцев Г.А., Еремеев А.Н., Щеточкин В.Н. 1996. Взгляд в прошлое, настоящее и будущее отечественной урановой геологии. – В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :6-10.

Мельченко В.Е. 1992. Ландшафты Самарской Луки. – В сб. «Бюллетень «Самарская Лука» № 1/91. Самара», стр. 45-62.

Мильков Ф.Н. 1953. Среднее Поволжье. Физико-географическое описание. Изд-ва АН СССР. 263 с.

Минерально-производственный комплекс неметаллических полезных ископаемых Самарской области. Под ред. Н.Н. Ведерникова, А.Л. Карева. Изд-во Казан. ун-та. 1996. :1-188.

Музафаров В.Г. 1979. Основы геологии. Пособие для учащихся. М., Просвещение, 160 с.

Мурчисон Г.И., Вернейль Э., Кейзерлинг А.1849. Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского. СПб. Тип. И. Глазунова. ч.1. 380 с.

Наумов С.С. 1996. Переоценка состояния минерально-сырьевой базы урана России после распада СССР и направления геологоразведочных работ на ближайший период. – В журн. «Разведка и охрана недр», № 3, март. :3-6.

Небритов Н.Л., Сидоров А.А., Гончаров Н.Н. 2004. Мраморный оникс. – В сб. «Краеведческие записки». Выпуск XIII. Самара, изд-во ООО «Глагол», Самарский областной историко-краеведческий музей им. П.В. Алабина, с. 177-179.

Нечаев А.Н., Замятин Н.Н. 1913. Геологическое исследование северной части Самарской губернии (области реки Сока и Самарской Луки) – Тр. Геол. ком-та, нов. серия, вып.84. СПб.

Обедиентова Г.В. 1953. Происхождение Жигулевской возвышенности и развитие ее рельефа. – Мат-лы по геоморфологии и палеогеографии СССР. М., изд-во АН СССР: 1-247.

Обедиентова Г.В. 1991. О геологических эталонах и стратотипах Самарской Луки. – В сб. «Бюллетень «Самарская Лука» № 2/91. Самара», стр. 30-39.

Павлов А.П. 1887. Самарская Лука и Жигули. – Тр. геол. ком-та, т.2. вып.5. СПб. стр. 33.

Паллас П.С. 1773. Путешествие по разным провинциям Российской империи, ч.1. СПб.

Памятники природы Куйбышевской области. / Составители В.И. Матвеев и М.С. Горелов. Куйбышев. Куйб. кн. изд-во. 1986. 160 с.

Пермяков Е.Н. 1935. Послетретичные отложения и новейшая геологическая история западной части Самарской Луки. – Труды комиссии по изучению четвертичного периода. М., :61-90.

Природа Куйбышевской области. Куйбышевоблгосиздат, 1951, 405 с.

Природа Куйбышевской области. Куйб. кн. изд-во, 1990, 464 с.

Разумова М.М. 1977. Грунтовые воды черноземной зоны Куйбышевского Заволжья в связи с вопросами орошения. – В сб. «Вопросы лесной биогеоценологии, экологии и охраны природы в степной зоне». Межвузовский сборник. Выпуск 2. Куйбышевский госуниверситет. (Ред. коллегия: Н.И. Ларина, Н.М. Матвеев, Д.П. Мозговой, В.И. Рощупкин, В.Г. Терентьев). Куйбышев. Изд-во «Волжская коммуна», стр. 69-74.

Соколов Н.И. 1937. К вопросу о тектонике Самарской Луки. – Бюллетень Московского общ-ва испытателей природы, т.15 (3), :275-293.

Тезикова Т.В. 1975. Самарская Лука. Краткая физико-географическая характеристика восточной части. - В сб. «Краеведческие записки». Выпуск III. Куйбышев, Куйбышевское книжное изд-во, с. 16-38.

Учайкина И.Р., Александрова Т.А. 1987. География Куйбышевской области. Куйбышев, Куйб. кн. изд-во. 112 с.

Фирсенкова В.М. 1994. Современные рельефообразующие процессы. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз». Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН, стр. 51-55.

Широкшин, Гурьев. 1830. Геологическое обозрение правого берега р. Волги от г. Самары до пределов Саратовской губ. - Горн. журнал, т.1. стр. 297-298.

Широкшин, Гурьев. 1831. Геогностическое обозрение правого берега р. Волги от г. Самары до р. Свияги. – Горн. журнал, т.3, стр. 17.

Откуда взялся уран? Скорее всего, он появляется при взрывах сверхновых. Дело в том, что для нуклеосинтеза элементов тяжелее железа должен существовать мощный поток нейтронов, который возникает как раз при взрыве сверхновой. Казалось бы, потом, при конденсации из образованного ею облака новых звездных систем, уран, собравшись в протопланетном облаке и будучи очень тяжелым, должен тонуть в глубинах планет. Но это не так. Уран - радиоактивный элемент, и при распаде он выделяет тепло. Расчет показывает, что если бы уран был равномерно распределен по всей толще планеты хотя бы с той же концентрацией, что и на поверхности, то он выделял бы слишком много тепла. Более того, его поток по мере расходования урана должен ослабевать. Поскольку ничего подобного не наблюдается, геологи считают, что не менее трети урана, а может быть, и весь он сосредоточен в земной коре, где его содержание составляет 2,5∙10 –4 %. Почему так получилось, не обсуждается.

Где добывают уран? Урана на Земле не так уж мало - по распространенности он на 38-м месте. А больше всего этого элемента в осадочных породах - углистых сланцах и фосфоритах: до 8∙10 –3 и 2,5∙10 –2 % соответственно. Всего в земной коре содержится 10 14 тонн урана, но главная проблема в том, что он весьма рассеян и не образует мощных месторождений. Промышленное значение имеют примерно 15 минералов урана. Это урановая смолка - ее основой служит оксид четырехвалентного урана, урановая слюдка - различные силикаты, фосфаты и более сложные соединения с ванадием или титаном на основе шестивалентного урана.

Что такое лучи Беккереля? После открытия Вольфгангом Рентгеном Х-лучей французский физик Антуан-Анри Беккерель заинтересовался свечением солей урана, которое возникает под действием солнечного света. Он хотел понять, нет ли и тут Х-лучей. Действительно, они присутствовали - соль засвечивала фотопластинку сквозь черную бумагу. В одном из опытов, однако, соль не стали освещать, а фотопластинка все равно потемнела. Когда же между солью и фотопластинкой положили металлический предмет, то под ним потемнение было меньше. Стало быть, новые лучи возникали отнюдь не из-за возбуждения урана светом и через металл частично не проходили. Их и назвали поначалу «лучами Беккереля». Впоследствии было обнаружено, что это главным образом альфа-лучи с небольшой добавкой бета-лучей: дело в том, что основные изотопы урана при распаде выбрасывают альфа-частицу, а дочерние продукты испытывают и бета-распад.

Насколько велика радиоактивность урана? У урана нет стабильных изотопов, все они радиоактивные. Самый долгоживущий - уран-238 с периодом полураспада 4,4 млрд лет. Следующим идет уран-235 - 0,7 млрд лет. Оба они претерпевают альфа-распад и становятся соответствующими изотопами тория. Уран-238 составляет более 99% всего природного урана. Из- за его огромного периода полураспада радиоактивность этого элемента мала, а кроме того, альфа-частицы не способны преодолеть ороговевший слой кожи на поверхности человеческого тела. Рассказывают, что И. В. Курчатов после работы с ураном просто вытирал руки носовым платком и никакими болезнями, связанными с радиоактивностью, не страдал.

Исследователи не раз обращались к статистике заболеваний рабочих урановых приисков и обрабатывающих комбинатов. Вот, например, недавняя статья канадских и американских специалистов, которые проанализировали данные о здоровье более 17 тысяч рабочих прииска Эльдорадо в канадской провинции Саскачеван за 1950–1999 годы (Environmental Research , 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Они исходили из того, что сильнее всего радиация действует на быстро размножающиеся клетки крови, приводя к соответствующим видам рака. Статистика же показала, что у рабочих прииска заболеваемость различными видами рака крови меньше, чем в среднем у канадцев. При этом основным источником радиации считается не сам по себе уран, а порождаемый им газообразный радон и продукты его распада, которые могут попасть в организм через легкие.

Чем же вреден уран ? Он, подобно другим тяжелым металлам, весьма ядовит, может вызывать почечную и печеночную недостаточность. С другой стороны, уран, будучи рассеянным элементом, неизбежно присутствует в воде, почве и, концентрируясь в пищевой цепочке, попадает в организм человека. Разумно предположить, что в процессе эволюции живые существа научились обезвреживать уран в природных концентрациях. Наиболее опасен уран в воде, поэтому ВОЗ установила ограничение: поначалу оно составляло 15 мкг/л, но в 2011 году норматив увеличили до 30 мк/г. Как правило, урана в воде гораздо меньше: в США в среднем 6,7 мкг/л, в Китае и Франции - 2,2 мкг/л. Но бывают и сильные отклонения. Так в отдельных районах Калифорнии его в сто раз больше, чем по нормативу, - 2,5 мг/л, а в Южной Финляндии доходит и до 7,8 мг/л. Исследователи же пытаются понять, не слишком ли строг норматив ВОЗ, изучая действие урана на животных. Вот типичная работа (BioMed Research International , 2014, ID 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Французские ученые девять месяцев поили крыс водой с добавками обедненного урана, причем в относительно большой концентрации - от 0,2 до 120 мг/л. Нижнее значение - это вода вблизи шахты, верхнее же нигде не встречается - максимальная концентрация урана, измеренная в той же Финляндии, составляет 20 мг/л. К удивлению авторов - статья так и называется: «Неожиданное отсутствие заметного влияния урана на физиологические системы...», - уран на здоровье крыс практически не сказался. Животные прекрасно питались, прибавляли в весе как следует, на болезни не жаловались и от рака не умирали. Уран, как ему и положено, откладывался прежде всего в почках и костях и в стократно меньшем количестве - в печени, причем его накопление ожидаемо зависело от содержания в воде. Однако ни к почечной недостаточности, ни даже к заметному появлению каких-либо молекулярных маркеров воспаления это не приводило. Авторы предложили начать пересмотр строгих нормативов ВОЗ. Однако есть один нюанс: воздействие на мозг. В мозгах крыс урана было меньше, чем в печени, но его содержание не зависело от количества в воде. А вот на работе антиоксидантной системы мозга уран сказался: на 20% выросла активность каталазы, на 68–90% - глютатионпероксидазы, активность же суперкоксиддисмутазы упала независимо от дозы на 50%. Это означает, что уран явно вызывал окислительный стресс в мозгу и организм на него реагировал. Такой эффект - сильное действие урана на мозг при отсутствии его накопления в нем, кстати, равно как и в половых органах, - замечали и раньше. Более того, вода с ураном в концентрации 75–150 мг/л, которой исследователи из университета Небраски поили крыс полгода (Neurotoxicology and Teratology , 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), сказалаcь на поведении животных, главным образом самцов, выпущенных в поле: они не так, как контрольные, пересекали линии, привставали на задние лапы и чистили шерстку. Есть данные, что уран приводит и к нарушениям памяти у животных. Изменение поведения коррелировало с уровнем окисления липидов в мозгу. Получается, что крысы от урановой водички делались здоровыми, но глуповатыми. Эти данные нам еще пригодятся при анализе так называемого синдрома Персидского залива (Gulf War Syndrome).

Загрязняет ли уран места разработки сланцевого газа? Это зависит от того, сколько урана в содержащих газ породах и как он с ними связан. Например, доцент Трейси Бэнк из Университета Буффало исследовала сланцевые породы месторождения Марцелус, протянувшегося с запада штата Нью-Йорк через Пенсильванию и Огайо к Западной Виргинии. Оказалось, что уран химически связан именно с источником углеводородов (вспомним, что в родственных углистых сланцах самое высокое содержание урана). Опыты же показали, что используемый при разрыве пласта раствор прекрасно растворяет в себе уран. «Когда уран в составе этих вод окажется на поверхности, он может вызвать загрязнение окрестностей. Радиационного риска это не несет, но уран - ядовитый элемент», - отмечает Трейси Бэнк в пресс-релизе университета от 25 октября 2010 года. Подробных статей о риске загрязнения окружающей среды ураном или торием при добыче сланцевого газа пока не подготовлено.

Зачем нужен уран? Раньше его применяли в качестве пигмента для изготовления керамики и цветного стекла. Теперь же уран - основа атомной энергетики и атомного оружия. При этом используется его уникальное свойство - способность ядра делиться.

Что такое деление ядра? Распад ядра на два неравных больших куска. Именно из-за этого свойства при нуклеосинтезе за счет нейтронного облучения ядра тяжелее урана образуются с большим трудом. Суть явления состоит в следующем. Если соотношение числа нейтронов и протонов в ядре не оптимально, оно становится нестабильным. Обычно такое ядро выбрасывает из себя либо альфа-частицу - два протона и два нейтрона, либо бета-частицу - позитрон, что сопровождается превращением одного из нейтронов в протон. В первом случае получается элемент таблицы Менделеева, отстоящий на две клетки назад, во втором - на одну клетку вперед. Однако ядро урана помимо излучения альфа- и бета-частиц способно делиться - распадаться на ядра двух элементов середины таблицы Менделеева, например бария и криптона, что и делает, получив новый нейтрон. Это явление обнаружили вскоре после открытия радиоактивности, когда физики подвергали новооткрытому излучению все, что придется. Вот как пишет об этом участник событий Отто Фриш («Успехи физических наук», 1968, 96, 4). После открытия бериллиевых лучей - нейтронов - Энрико Ферми облучал ими, в частности, уран, чтобы вызвать бета-распад, - он надеялся за его счет получить следующий, 93-й элемент, ныне названный нептунием. Он-то и обнаружил у облученного урана новый тип радиоактивности, который связал с появлением трансурановых элементов. При этом замедление нейтронов, для чего бериллиевый источник покрывали слоем парафина, увеличивало такую наведенную радиоактивность. Американский радиохимик Аристид фон Гроссе предположил, что одним из этих элементов был протактиний, но ошибся. Зато Отто Ган, работавший тогда в Венском университете и считавший открытый в 1917 году протактиний своим детищем, решил, что обязан узнать, какие элементы при этом получаются. Вместе с Лизой Мейтнер в начале 1938 года Ган предположил на основании результатов опытов, что образуются целые цепочки из радиоактивных элементов, возникающих из-за многократных бета-распадов поглотивших нейтрон ядер урана-238 и его дочерних элементов. Вскоре Лиза Мейтнер была вынуждена бежать в Швецию, опасаясь возможных репрессий со стороны фашистов после аншлюса Австрии. Ган же, продолжив опыты с Фрицем Штрассманом, обнаружил, что среди продуктов был еще и барий, элемент с номером 56, который никоим образом из урана получиться не мог: все цепочки альфа-распадов урана заканчиваются гораздо более тяжелым свинцом. Исследователи были настолько удивлены полученным результатом, что публиковать его не стали, только писали письма друзьям, в частности Лизе Мейтнер в Гётеборг. Там на Рождество 1938 года ее посетил племянник, Отто Фриш, и, гуляя в окрестностях зимнего города - он на лыжах, тетя пешком, - они обсудили возможности появления бария при облучении урана вследствие деления ядра (подробнее о Лизе Мейтнер см. «Химию и жизнь», 2013, №4). Вернувшись в Копенгаген, Фриш буквально на трапе парохода, отбывающего в США, поймал Нильса Бора и сообщил ему об идее деления. Бор, хлопнув себя по лбу, сказал: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше». В январе 1939 года вышла статья Фриша и Мейтнер о делении ядер урана под действием нейтронов. К тому времени Отто Фриш уже поставил контрольный опыт, равно как и многие американские группы, получившие сообщение от Бора. Рассказывают, что физики стали расходиться по своим лабораториям прямо во время его доклада 26 января 1939 года в Вашингтоне на ежегодной конференции по теоретической физике, когда ухватили суть идеи. После открытия деления Ган и Штрассман пересмотрели свои опыты и нашли, так же, как и их коллеги, что радиоактивность облученного урана связана не с трансуранами, а с распадом образовавшихся при делении радиоактивных элементов из середины таблицы Менделеева.

Как проходит цепная реакция в уране? Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория (а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет), работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я. И. Френкель и немцы Зигфрид Флюгге и Готфрид фон Дросте создали теорию деления ядра. Из нее следовали два механизма. Один - связанный с пороговым поглощением быстрых нейтронов. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов - урана-238 и тория-232. При меньшей энергии поглощение нейтрона ураном-238 имеет резонансный характер. Так, нейтрон с энергией 25 эВ имеет в тысячи раз большую площадь сечения захвата, чем с другими энергиями. При этом никакого деления не будет: уран-238 станет ураном-239, который с периодом полураспада 23,54 минуты превратится в нептуний-239, тот, с периодом полураспада 2,33 дня, - в долгоживущий плутоний-239. Торий-232 станет ураном-233.

Второй механизм - беспороговое поглощение нейтрона, ему следует третий более-менее распространенный делящийся изотоп - уран-235 (а равно и отсутствующие в природе плутоний-239 и уран-233): поглотив любой нейтрон, даже медленный, так называемый тепловой, с энергией как у молекул, участвующих в тепловом движении, - 0,025 эВ, такое ядро разделится. И это очень хорошо: у тепловых нейтронов площадь сечения захвата в четыре раза выше, чем у быстрых, мегаэлектронвольтных. В этом значимость урана-235 для всей последующей истории атомной энергетики: именно он обеспечивает размножение нейтронов в природном уране. После попадания нейтрона ядро урана-235 становится нестабильным и быстро делится на две неравные части. Попутно вылетает несколько (в среднем 2,75) новых нейтронов. Если они попадут в ядра того же урана, то вызовут размножение нейтронов в геометрической прогрессии - пойдет цепная реакция, что приведет к взрыву из-за быстрого выделения огромного количества тепла. Ни уран-238, ни торий-232 так работать не могут: ведь при делении вылетают нейтроны со средней энергией 1–3 МэВ, то есть при наличии энергетического порога в 1 МэВ значительная часть нейтронов заведомо не сможет вызвать реакцию, и размножения не будет. А значит, про эти изотопы следует забыть и придется замедлять нейтроны до тепловой энергии, чтобы они максимально эффективно взаимодействовали с ядрами урана-235. При этом нельзя допустить их резонансного поглощения ураном-238: все-таки в природном уране этот изотоп составляет чуть меньше 99,3% и нейтроны чаще сталкиваются именно с ним, а не с целевым ураном-235. А действуя замедлителем, можно поддерживать размножение нейтронов на постоянном уровне и взрыва не допустить - управлять цепной реакцией.

Расчет, проведенный Я. Б. Зельдовичем и Ю. Б. Харитоном в том же судьбоносном 1939 году, показал, что для этого нужно применить замедлитель нейтронов в виде тяжелой воды или графита и обогатить ураном-235 природный уран по меньшей мере в 1,83 раза. Тогда эта идея показалась им чистой фантазией: «Следует отметить, что примерно двойное обогащение тех довольно значительных количеств урана, которые необходимы для осуществления цепного взрыва, <...> представляет собой чрезвычайно громоздкую, близкую к практической невыполнимости задачу». Сейчас эта задача решена, и атомная промышленность серийно выпускает для электростанций уран, обогащенный ураном-235 до 3,5%.

Что такое спонтанное деление ядер? В 1940 году Г. Н. Флеров и К. А. Петржак обнаружили, что деление урана может происходить спонтанно, без всякого внешнего воздействия, правда период полураспада гораздо больше, чем при обычном альфа-распаде. Поскольку при таком делении тоже получаются нейтроны, если не дать им улететь из зоны реакции, они-то и послужат инициаторами цепной реакции. Именно это явление используют при создании атомных реакторов.

Зачем нужна атомная энергетика? Зельдович и Харитон были в числе первых, кто посчитал экономический эффект атомной энергетики («Успехи физических наук», 1940, 23, 4). «...В настоящий момент еще нельзя сделать окончательных заключений о возможности или невозможности осуществления в уране ядерной реакции деления с бесконечно разветвляющимися цепями. Если такая реакция осуществима, то автоматически осуществляется регулировка скорости реакции, обеспечивающая спокойное ее протекание, несмотря на огромное количество находящейся в распоряжении экспериментатора энергии. Это обстоятельство исключительно благоприятно для энергетического использования реакции. Приведем поэтому - хотя это и является делением шкуры неубитого медведя - некоторые числа, характеризующие возможности энергетического использования урана. Если процесс деления идет на быстрых нейтронах, следовательно, реакция захватывает основной изотоп урана (U238), то <исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран> стоимость калории из основного изотопа урана оказывается примерно в 4000 раз дешевле, чем из угля (если, конечно, процессы "сжигания" и теплосъема не окажутся в случае урана значительно дороже, чем в случае угля). В случае медленных нейтронов стоимость "урановой" калории (если исходить из вышеприведенных цифр) будет, принимая во внимание, что распространенность изотопа U235 равна 0,007, уже лишь в 30 раз дешевле "угольной" калории при прочих равных условиях».

Первую управляемую цепную реакцию провел в 1942 году Энрико Ферми в Чикагском университете, причем управляли реактором вручную - задвигая и выдвигая графитовые стержни при изменении потока нейтронов. Первая электростанция была построена в Обнинске в 1954 году. Помимо выработки энергии первые реакторы работали еще и на производство оружейного плутония.

Как функционирует атомная станция? Сейчас большинство реакторов работают на медленных нейтронах. Обогащенный уран в виде металла, сплава, например с алюминием, или в виде оксида складывают в длинные цилиндры - тепловыделяющие элементы. Их определенным образом устанавливают в реакторе, а между ними вводят стержни из замедлителя, которые и управляют цепной реакцией. Со временем в тепловыделяющем элементе накапливаются реакторные яды - продукты деления урана, также способные к поглощению нейтронов. Когда концентрация урана-235 падает ниже критической, элемент выводят из эксплуатации. Однако в нем много осколков деления с сильной радиоактивностью, которая уменьшается с годами, отчего элементы еще долго выделяют значительное количество тепла. Их выдерживают в охлаждающих бассейнах, а затем либо захоранивают, либо пытаются переработать - извлечь несгоревший уран-235, наработанный плутоний (он шел на изготовление атомных бомб) и другие изотопы, которым можно найти применение. Неиспользуемую часть отправляют в могильники.

В так называемых реакторах на быстрых нейтронах, или реакторах-размножителях, вокруг элементов устанавливают отражатели из урана-238 или тория-232. Они замедляют и отправляют обратно в зону реакции слишком быстрые нейтроны. Замедленные же до резонансных скоростей нейтроны поглощают названные изотопы, превращаясь соответственно в плутоний-239 или уран-233, которые могут служить топливом для атомной станции. Так как быстрые нейтроны плохо реагируют с ураном-235, нужно значительно увеличивать его концентрацию, но это окупается более сильным потоком нейтронов. Несмотря на то что реакторы-размножители считаются будущим атомной энергетики, поскольку дают больше ядерного топлива, чем расходуют, - опыты показали: управлять ими трудно. Сейчас в мире остался лишь один такой реактор - на четвертом энергоблоке Белоярской АЭС.

Как критикуют атомную энергетику? Если не говорить об авариях, то основным пунктом в рассуждениях противников атомной энергетики сегодня стало предложение добавить к расчету ее эффективности затраты по защите окружающей среды после выведения станции из эксплуатации и при работе с топливом. В обоих случаях возникают задачи надежного захоронения радиоактивных отходов, а это расходы, которые несет государство. Есть мнение, что если переложить их на себестоимость энергии, то ее экономическая привлекательность пропадет.

Существует оппозиция и среди сторонников атомной энергетики. Ее представители указывают на уникальность урана-235, замены которому нет, потому что альтернативные делящиеся тепловыми нейтронами изотопы - плутоний-239 и уран-233 - из-за периода полураспада в тысячи лет в природе отсутствуют. А получают их как раз вследствие деления урана-235. Если он закончится, исчезнет прекрасный природный источник нейтронов для цепной ядерной реакции. В результате такой расточительности человечество лишится возможности в будущем вовлечь в энергетический цикл торий-232, запасы которого в несколько раз больше, чем урана.

Теоретически для получения потока быстрых нейтронов с мегаэлектронвольтными энергиями можно использовать ускорители частиц. Однако если речь идет, например, о межпланетных полетах на атомном двигателе, то реализовать схему с громоздким ускорителем будет очень непросто. Исчерпание урана-235 ставит крест на таких проектах.

Что такое оружейный уран? Это высокообогащенный уран-235. Его критическая масса - она соответствует размеру куска вещества, в котором самопроизвольно идет цепная реакция, - достаточно мала для того, чтобы изготовить боеприпас. Такой уран может служить для изготовления атомной бомбы, а также как взрыватель для термоядерной бомбы.

Какие катастрофы связаны с применением урана? Энергия, запасенная в ядрах делящихся элементов, огромна. Вырвавшись из-под контроля по недосмотру или вследствие умысла, эта энергия способна натворить немало бед. Две самые чудовищные ядерные катастрофы случились 6 и 8 августа 1945 года, когда ВВС США сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, в результате чего погибли и пострадали сотни тысяч мирных жителей. Катастрофы меньшего масштаба связаны с авариями на атомных станциях и предприятиях атомного цикла. Первая крупная авария случилась в1949 году в СССР на комбинате «Маяк» под Челябинском, где нарабатывали плутоний; жидкие радиоактивные отходы попали в речку Течу. В сентябре 1957 года на нем же произошел взрыв с выбросом большого количества радиоактивного вещества. Через одиннадцать дней сгорел британский реактор по наработке плутония в Уиндскейле, облако с продуктами взрыва рассеялось над Западной Европой. В 1979 году сгорел реактор на АЭС Тримейл-Айленд в Пенсильвании. К наиболее масштабным последствиям привели аварии на Чернобыльской АЭС (1986) и АЭС в Фукусиме (2011), когда воздействию радиации подверглись миллионы людей. Первая засорила обширные земли, выбросив в результате взрыва 8 тонн уранового топлива с продуктами распада, которые распространились по Европе. Вторая загрязнила и спустя три года после аварии продолжает загрязнять акваторию Тихого океана в районах рыбных промыслов. Ликвидация последствий этих аварий обошлась весьма дорого, и, если бы разложить эти затраты на стоимость электроэнергии, она бы существенно выросла.

Отдельный вопрос - последствия для здоровья людей. Согласно официальной статистике, многим людям, пережившим бомбардировку или живущим на загрязненной территории, облучение пошло на пользу - у первых более высокая продолжительность жизни, у вторых меньше онкологических заболеваний, а некоторое увеличение смертности специалисты связывают с социальным стрессом. Количество же людей, погибших именно от последствий аварий или в результате их ликвидации, исчисляется сотнями человек. Противники атомных электростанций указывают, что аварии привели к нескольким миллионам преждевременных смертей на европейском континенте, просто они незаметны на статистическом фоне.

Вывод земель из человеческого использования в зонах аварий приводит к интересному результату: они становятся своего рода заповедниками, где растет биоразнообразие. Правда, отдельные животные страдают от болезней, связанных с облучением. Вопрос, как быстро они приспособятся к повышенному фону, остается открытым. Есть также мнение, что последствием хронического облучения оказывается «отбор на дурака» (см. «Химию и жизнь», 2010, №5): еще на стадии эмбриона выживают более примитивные организмы. В частности, применительно к людям это должно приводить к снижению умственных способностей у поколения, родившегося на загрязненных территориях вскоре после аварии.

Что такое обедненный уран? Это уран-238, оставшийся после выделения из него урана-235. Объемы отхода производства оружейного урана и тепловыделяющих элементов велики - в одних США скопилось 600 тысяч тонн гексафторида такого урана (о проблемах с ним см. «Химию и жизнь», 2008, №5). Содержание урана-235 в нем - 0,2%. Эти отходы надо либо хранить до лучших времен, когда будут созданы реакторы на быстрых нейтронах и появится возможность переработки урана-238 в плутоний, либо как-то использовать.

Применение ему нашли. Уран, как и другие переходные элементы, используют в качестве катализатора. Например, авторы статьи в ACS Nano от 30 июня 2014 года пишут, что катализатор из урана или тория с графеном для восстановления кислорода и перекиси водорода «имеет огромный потенциал для применения в энергетике». Поскольку плотность урана высока, он служит в качестве балласта для судов и противовесов для самолетов. Годится этот металл и для радиационной защиты в медицинских приборах с источниками излучения.

Какое оружие можно делать из обедненного урана? Пули и сердечники для бронебойных снарядов. Расчет здесь такой. Чем тяжелее снаряд, тем выше его кинетическая энергия. Но чем больше размер снаряда, тем менее концентрирован его удар. Значит, нужны тяжелые металлы, обладающие высокой плотностью. Пули делают из свинца (уральские охотники одно время использовали и самородную платину, пока не поняли, что это драгоценный металл), сердечники же снарядов - из вольфрамового сплава. Защитники природы указывают, что свинец загрязняет почву в местах боевых действий или охоты и лучше бы заменить его на что-то менее вредное, например на тот же вольфрам. Но вольфрам недешев, а сходный с ним по плотности уран - вот он, вредный отход. При этом допустимое загрязнение почвы и воды ураном примерно в два раза больше, чем для свинца. Так получается потому, что слабой радиоактивностью обедненного урана (а она еще и на 40% меньше, чем у природного) пренебрегают и учитывают действительно опасный химический фактор: уран, как мы помним, ядовит. В то же время его плотность в 1,7 раза больше, чем у свинца, а значит, размер урановых пуль можно уменьшить в два раза; уран гораздо более тугоплавкий и твердый, чем свинец, - при выстреле он меньше испаряется, а при ударе в цель дает меньше микрочастиц. В общем, урановая пуля меньше загрязняет окружающую среду, чем свинцовая, правда, достоверно о таком использовании урана неизвестно.

Зато известно, что пластины из обедненного урана применяют для укрепления брони американских танков (этому способствуют его высокие плотность и температура плавления), а также вместо вольфрамового сплава в сердечниках для бронебойных снарядов. Урановый сердечник хорош еще и тем, что уран пирофорен: его горячие мелкие частицы, образовавшиеся при ударе о броню, вспыхивают и поджигают все вокруг. Оба применения считаются радиационно безопасными. Так, расчет показал, что, даже просидев безвылазно год в танке с урановой броней, загруженном урановым боекомплектом, экипаж получит лишь четверть допустимой дозы. А чтобы получить годовую допустимую дозу, надо на 250 часов прикрутить к поверхности кожи такой боеприпас.

Снаряды с урановыми сердечниками - к 30-мм авиационным пушкам или к артиллерийским подкалиберным - применяли американцы в недавних войнах, начав с иракской кампании 1991 года. В тот год они высыпали на иракские бронетанковые части в Кувейте и при их отступлении 300 тонн обедненного урана, из них 250 тонн, или 780 тысяч выстрелов, пришлось на авиационные пушки. В Боснии и Герцеговине при бомбежках армии непризнанной Республики Сербской было истрачено 2,75 тонны урана, а при обстрелах югославской армии в крае Косово и Метохия - 8,5 тонн, или 31 тысяча выстрелов. Поскольку ВОЗ к тому времени озаботилась последствиями применения урана, был проведен мониторинг. Он показал, что один залп состоял примерно из 300 выстрелов, из которых 80% содержало обедненный уран. В цели попадало 10%, а 82% ложилось в пределах 100 метров от них. Остальные рассеивались в пределах 1,85 км. Снаряд, попавший в танк, сгорал и превращался в аэрозоль, легкие цели вроде бронетранспортеров урановый снаряд прошивал насквозь. Таким образом, в урановую пыль в Ираке могло превратиться от силы полторы тонны снарядов. По оценкам же специалистов американского стратегического исследовательского центра «RAND Corporation», в аэрозоль превратилось больше, от 10 до 35% использованного урана. Борец с урановыми боеприпасами хорват Асаф Дуракович, работавший во множестве организаций от эр-риядского Госпиталя короля Фейсала до вашингтонского Уранового медицинского исследовательского центра, считает, что только в Южном Ираке в 1991 году образовалось 3–6 тонн субмикронных частиц урана, которые рассеялись по обширному району, то есть урановое загрязнение там сопоставимо с чернобыльским.

Открытие планетарного масштаба. Так можно назвать обнаружение учеными Урана. Планета открыта в 1781-ом году.

Ее обнаружение стало поводом для наречения одного из элементов таблицы Менделеева . Уран металлический выделили из смоляной обманки в 1789-ом.

Шумиха вокруг новой планеты еще не улеглась, поэтому, идея о названии нового вещества лежала на поверхности.

В конце 18-го века еще не было понятия радиоактивности. Между тем, это основное свойство земного урана.

Ученые, работавшие с ним, облучались, сами того не зная. Кто был первопроходцем, и каковы другие свойства элемента, расскажем далее.

Свойства урана

Уран – элемент , открытый Мартином Клапротом. Он сплавил смоляную с едким . Продукт сплавления был неполностью растворим.

Клапрот понял, что предполагаемых , и в составе минерала нет. Тогда, ученый растворил обманку в .

Из раствора выпали шестигранные зеленого цвета. На них химик воздействовал желтой кровяной , то есть, гексацианоферратом калия.

Из раствора выпал бурый осадок. Этот окисел Клапрот восстановил льняным маслом, прокалил. Получился порошок.

Пришлось прокаливать уже его, смешав с бурым . В спекшейся массе обнаружились зерна нового металла.

Позже выяснилось, что это был не чистый уран , а его диоксид. Отдельно элемент получили лишь через 60 лет, в 1841-ом году. А еще через 55 Антуан Беккерель открыл явление радиоактивности.

Радиоактивность урана обусловлена способностью ядра элемента захватывать нейтроны и дробиться. При этом, выделяется внушительная энергия.

Она обусловлена кинетическими данными излучения и осколков. Есть возможность обеспечить непрерывное деление ядер.

Цепная реакция запускается при обогащении природного урана его 235-ым изотопом. Его не то, чтобы добавляют в металл.

Наоборот, из руды убирают малорадиоактивный и неэффективный 238-ой нуклид, а так же, 234-ый.

Их смесь именуют обедненной, а оставшийся уран называют обогащенным. Именно такой нужен промышленникам. Но, об этом поговорим в отдельной главе.

Уран излучает , как альфа-, так и бета- с гамма-лучами. Их обнаружили, увидев влияние металла на фотографическую пластину, обернутую черной .

Стало понятно, что новый элемент что-то излучает. Пока супруги Кюри исследовали, что именно, Мария получила дозу радиации, ставшей причиной развития у химика рака крови, от которого женщина умерла в 1934-ом году.

Бета-излучение способно разрушить не только человеческий организм, но и сам металл. Какой элемент образуется из урана? Ответ: — бревий.

Иначе его называют протактинием. Обнаружен в 1913-ом, как раз при изучении урана.

Последний превращается в бревий без сторонних воздействий и реактивов, лишь от бета-распада.

Внешне уран – химический элемент — цвета с металлическим блеском.

Так выглядят все актиноиды, к коим и относится 92-ое вещество. Начинается группа с 90-го номера, а заканчивается 103-им.

Стоя в начале списка, радиоактивный элемент уран , проявляет себя, как окислитель. Степени окисления могут быть 2-ой, 3-ей, 4-ой, 5-ой, 6-ой.

То есть, химически 92-ой металл активен. Если истереть уран в порошок, он самовоспламениться на воздухе.

В обычном виде вещество окислится при контакте с кислородом, покрывшись радужной пленкой.

Если довести температуру до 1000 градусов Цельсия, хим. элемент уран соединиться с . Образуется нитрид металла. Это вещество желтого цвета.

Брось его в воду, — раствориться, как и чистый уран. Разъедают его и все кислоты. Из органических элемент вытесняет водород.

Выталкивает его уран, так же, из соляных растворов , , , , . Если такой раствор встряхнуть, частицы 92-го металла начнут светиться.

Урановые соли нестабильны, распадаются на свету, или в присутствии органики.

Индифферентен элемент, пожалуй, лишь к щелочам. С ними в реакцию металл не вступает.

Открытие урана – это обнаружение сверхтяжелого элемента. Его масса позволяет выделить металл, точнее, минералы с ним, из руды.

Достаточно раздробить ее и засыпать в воду. Урановые частицы осядут первыми. С этого начинается добыча металла. Подробности, в следующей главе.

Добыча урана

Получив тяжелый осадок, промышленники выщелачивают концентрат. Цель – перевести уран в раствор. Используют серную кислоту.

Исключение делают для смолки. Этот минерал в кислоте не растворим, поэтому, используют щелочи. Секрет трудностей в 4-валентном состоянии урана.

Не проходит кислотное выщелачивание и с , . В этих минералах 92-ой металл тоже 4-валентный.

На такой воздействуют гидроксидом , известным, как едкий натр. В остальных случаях хороша кислородная продувка. Не надо отдельно запасаться серной кислотой.

Достаточно нагреть руду с сульфидными минералами до 150-ти градусов и направить на нее кислородную струю. Это ведет к образованию в кислоты, вымывающей уран .

Химический элемент и его применение связаны с чистыми формами металла. Дабы убрать примеси, используют сорбцию.

Ее проводят на ионообменных смолах. Подходит, так же, экстракция органическими растворителями.

Остается добавить в раствор щелочь, чтобы осадить уранаты аммония, растворить их в азотной кислоте и подвергнуть .

Итогом станут оксиды 92-го элемента. Их нагревают до 800-от градусов и восстанавливают водородом.

Итоговый оксид переводят во фторид урана , из которого кальциетермическим восстановлением и получают чистый металл. , как видно, не из простых. Зачем же так стараться?

Применение урана

92-ой металл – основное топливо ядерных реакторов. Обедненная смесь подходит для стационарных, а для силовых установок используют обогащенный элемент.

235-ый изотоп, так же, — основа ядерного оружия. Из 92-го металла можно получить и вторичное ядерное топливо.

Здесь стоит задаться вопросом, в какой элемент превращается уран . Из его 238-го изотопа получают , — еще одно радиоактивное, сверхтяжелое вещество.

У самого 238-го урана велик период полураспада , ондлится 4,5 миллиардов лет. Столь длительное разрушение приводит к малой энергоемкости.

Если рассматривать применение соединений урана, пригождаются его оксиды. Их используют в стекольной промышленности.

Оксиды выступают красителями. Можно получить от бледно-желтых до темно-зеленых. В ультрафиолетовых лучах материал флуоресцирует.

Это свойство используют не только в стеклах, но и урановых глазурях для . Оксидов урана в них от 0,3 до 6%.

В итоге, фон безопасен, не превышает 30-ти микрон в час. Фото элементов урана , точнее, изделий с его участием, весьма красочны. Свечение стекол и посуды притягивает взоры.

Цена урана

За килограмм необогащенной окиси урана дают около 150-ти долларов. Пиковые значения наблюдались в 2007-ом.

Тогда стоимость достигала 300-от долларов за кило. Разработки урановых руд останутся рентабельными и при цене в 90-100 условных единиц.

Кто открыл элемент уран , не знал, каковы его запасы в земной коре. Теперь, они подсчитаны.

Крупные месторождения с рентабельной ценой добычи истощатся к 2030-му году.

Если не откроют новых залежей, или не найдут альтернативы металлу, его стоимость поползет вверх.

В поисках боле дешевого источника энергии, который бы не наносил вреда окружающей среде, мировое научное общество уделило внимание сфере ядерной энергетики. На сегодняшний день количество ядерных реакторов, которые возводятся для выработки энергии, исчисляется сотнями. В качестве сырья для выработки атомной энергии применяется урановая руда. Она содержит в себе вещества, которые относятся к семейству актинидов. По некоторым подсчетам в земле содержится в 1000 раз больше урановой руды, чем золота. Для получения топлива для атомных электростанций проводится ее переработка.

Характеристики урановых руд

Руда урана в свободном виде представлена серо-белым металлом, который может иметь довольно большое количество различных примесей. Стоит учитывать, что непосредственно сам очищенный уран считается химически активным веществом. Рассматривая физико-механические и химические свойства урана, отметим нижеприведенные моменты:

1. Температура кипения этого химического элемента составляет 4 200 градусов Цельсия, что существенно усложняет процесс его переработки.
2. На воздухе уран окисляется, может растворятся в кислотах и реагировать на воздействие воды. Однако, данный химический элемент не взаимодействует со щелочами, что можно назвать его особенностью.
3. При определенном воздействии вещество становится источником довольно большого количества энергии. При этом образуется относительно небольшое количество отработки, с утилизацией которой на сегодняшний день возникает довольно много проблем.

Стоит учитывать, что уран многие относят к редкому химическому элементу, так как его концентрация в земной коре составляет 0,002%. При столь относительно невысокой концентрации этого химического элемента, альтернативного вещества пока найдено не было. Конечно, пока запасов достаточно для непрерывной добычи урана и питания атомных электростанций или двигателей.

Месторождения урана

Не сложно догадаться, что при столь относительно небольших запасах рассматриваемого вещества в недрах земли и постоянном росте потребности в материале, его стоимость повышается. За последнее время было открыто довольно большое количество месторождений урана, лидером по его добычи принято считать Австралию. Проведенные исследования указывают на то, что на территории этой страны сконцентрировано более 30% всех запасов. Наиболее крупными месторождениями считаются:

1. Биверли;
2. Олимпик Дам;
3. Рейнджер.

Интересным моментом является то, что главным конкурентом Австралии в сфере добычи руды урана принято считать Казахстан. На территории этой страны сконцентрировано боле 12% мировых запасов. Несмотря на достаточно большую площадь, в России только 5% мировых запасов.

По некоторой информации, запасы России составляют 400 тысяч тонн урана. На конец 2017 года была открыто и разработано 16 месторождений. Интересно, что 15 из них сосредоточено в Забайкалье. Больше всего урановой руды сосредоточено на Стрельцовском рудном поле.

Как ранее было отмечено, урановая руда применяется в качестве топлива, что и определяет ведение постоянных поисков его месторождений. На сегодняшний день уран часто применяется как топливо для ракетных двигателей. При производстве ядерного оружия этот элемент используется для повышения его мощности. Некоторые производители используют его для производства пигментов, которые используются в живописи.

Добыча урановых руд

Добыча урановой руды налажена во многих странах. Стоит учитывать, что сегодня для добычи руды могут применяться три технологии:

1. При близком расположении урана к поверхности земли применяется открытия технология. Она довольно проста и не требует больших затрат. Для поднятия сырья применяются экскаваторы и другая подобная спецтехника. После поднятия и погрузки в самосвалы она доставляется на перерабатывающие заводы. Отметим, что у данной технологии есть довольно большое количество недостатков, но из-за простоты добычи она получила широкое распространение. В процессе разработки месторождений получаются карьеры, площадь которых может достигать несколько квадратных километров. Стоит учитывать, что подобный способ добычи руды наносит непоправимый вред окружающей среде. Поверхностной добычей урана занимается довольно большое количество крупных горных компаний.
2. При глубоком расположении руды в толще земли проводится создание шахт. Технология достаточно сложна в исполнении, предусматривает также механическую добычу материала. Существует достаточно большое количество шахт, в которых проводится добыча урановой и другой руды. Подобный метод добычи породы связан с достаточно большими рисками, так как в толще земли могут находится карманы газа или подводные реки. Обрушение сводов может привести к консервированию шахты, гибели рабочих и повреждению дорогостоящего оборудования. Однако, в случае глубокого залегания рассматриваемой породы по-другому провести ее извлечение практически невозможно.
3. Третий метод заключается в образовании скважин, в которые закачивается серная кислота. Вблизи ранее проделанной скважины создается вторая, которая предназначена для поднятия уже полученного раствора. После завершения процесса сорбции устанавливается оборудование, способное поднимать на поверхность вещества, напоминающие смолы. После поднятия полученной смолы на поверхность проводится ее обработка и выделение урана.

Подземно-скважинное выщелачивание

В последнее время все больше стали применять третий метод добычи урана. Это связано с тем, что он позволяет добиться высокой концентрации требуемого вещества при минимальном содержании загрязняющих химических элементов. Однако, подобная технология требует проведения точных геологических исследований, так как бурение скважин должно проводиться над месторождением рассматриваемого химического вещества. В противном случае, при добавлении кислоты на процесс сорбции при малой концентрации урана потребуется довольно много времени.

На территории России в большинстве случаев добыча урана проводится путем его механического извлечения. Кроме этого, добычей сырья для производства атомного топлива занимаются в Китае и Украине.