УРАН (Uranium; от назв. планеты Уран), U — радиоактивный хим. элемент III группы периодической системы элементов; ат. н. 92, ат. м. 238,029; относится к актиноидам. Серебристо-белый блестящий металл. В соединениях проявляет степени окисления от +2 до +6, наиболее характерны +4 и +6. 
 
Природный  Уран  состоит из изотопов   238U  (99,282%),  235U (0,712%) и 234U (0,006%). Среди искусственных изотопов практическое значение имеет изотоп 233U. У. в виде окисла U02 открыл (1789) нем. химик М.-Г. Клапрот. Металлический   уран получил (1841) франц. химик Э.-М. Пелиго. С 40-х гг. 20 в. У. приобрел значение как источник ядерной энергии, выделяющейся в процессе деления его атомов при захвате нейтронов; этим св-вом обладают изотопы 235U и 233U . Изотоп 238U при захвате нейтронов превращается в плутоний (239Рu), к-рый также является ядерным горючим. Содержание урана в земной коре 0,3—0,0004%. Главным его минералом является разновидность уранита — настуран (урановая смолка) (40—76% U). В малых количествах  уран  содержится  в   гранитах (0,0004%),    в   почвах    (0,0001 —0,00004%) и водах ( ~10-8%).
 
Известны три его аллотропические модификации: альфа-уран с ромбической кристаллической решеткой и с периодами а = 2,8541 А, b = 5,8692 А и с = 4,9563 А (т-ра 25° С), к-рый переходит при т-ре 667,7° С в бета-уран с тетрагональной кристаллической решеткой и с периодами а = 10,759 А и с = 5,656 A (т-ра 720° С); выше т-ры 774,8° С устойчив гамма-уран с объемноцентри-рованной кубической, решеткой и с периодом а = 3,524 А (т-ра 805° С).
 
Плотность альфа-урана при комнатной т-ре 19,05 г/см3; tпл 1132° С; tкип 3820° С (давление 1 ат). Теплоты превращений альфа бета, бета гамма, плавления и испарения уран соответственно ~ 0,70; 1,15; 4,75 и 107—117 ккал/моль. Теплоемкость   с  = 6,4 кал/моль (т-ра 25° С). Средний коэфф. термического расширения альфа-урана по осям a, b и с в интервале т-р 20—500° С соответственно 32,9; —6,3 и 27,6 • 10-6 град-1. Коэффициент теплопроводности урана при комнатной т-ре ~ 0,06 кал/см • сек • град и увеличивается с ростом т-ры. Электрическое сопротивление альфа-урана зависит от кристаллографического направления; усредненная его величина уран поликристаллического образца высокой чистоты ~ 30 мком х см при комнатной т-ре и увеличивается до ~ 54 мком х см при т-ре 600° С. У альфа-урана наблюдается также анизотропия модуля Юнга. У поликристаллического альфа-урана модуль Юнга 2,09 х 10 4 кгс/мм2; модуль сдвига 0,85 х 10 4 кгс/мм2; коэфф. Пуассона 0,23. Твердость альфа-урана при комнатной т-ре HV = 200, но снижается до 12 при т-ре 600° С.
 
При переходе из альфа- в бета-уран твердость увеличивается от ~ 10 до ~ 30. Предел прочности на растяжение отожженного альфа-урана (0,02% С) при т-ре 20° С составляет ~ 42 кгс/мм2, увеличивается до 49 кгс/мм2 при т-ре 100 9 С и затем почти линейно снижается до ~ 11 кгс/мм2 с повышением т-ры до 600° С. При т-ре 20° С предел текучести, относительное удлинение и относительное сужение соответственно 26 кгс/мм2, 8 и 11%, а при т-ре 600° С — 9 кгс/мм2, 26 и 65%. Увеличение содержания углерода от 0,01 до 0,20% повышает пределы прочности и текучести σ0,2 соответственно от 37 и 24 до 52 и 32 кгс/мм2. Все механические характеристики  уран существенно зависят от   наличия примесей и  предварительной  обработки.  
 
Ползучесть урана особенно   зависит   от  циклических изменений т-ры, что связано с дополнительными термическими напряжениями, возникающими из-за большой разницы коэфф. термического расширения по различным кристаллографическим направлениям альфа-урана. Ударная  вязкость  альфа-урана (0,03% С), невысокая при т-рах 20 и 100° С   (соответственно   1,4   и   2,3 кгс-м/см2), увеличивается почти линейно до  11,7 кгс-м/см2 при т-ре 500° С.   Характерной  особенностью является удлинение прутков поликристаллического альфа-урана с текстурой  [010]  вдоль оси под влиянием   повторяющихся   нагревов   и охлаждений.
При делении атомов урана образуются ксенон и криптон, нерастворимые в уране, что приводит к распуханию металла (весьма нежелательному для ядерного горючего). Даже при комнатной т-ре уран окисляется в сухом воздухе с образованием тонкой окисной пленки, при нагреве до т-ры 200° С образуется окалина двуокиси U02, при т-ре 200—400° С — U308, при более высокой т-ре —U03 (точнее — твердые растворы на основе этих окислов). Скорость окисления мала при т-ре 50° С и очень велика при т-ре 300° С. С азотом уран медленно взаимодействует ниже т-ры 400° С, но достаточно быстро при т-ре 750—800° С. Взаимодействие с водородом протекает уже при комнатной т-ре с образованием  гидрида UH3.
 
В   воде  при  т-ре до 70° С на уране образуется пленка двуокиси, оказывающая   защитное   действие; при   т-ре    100° С   взаимодействие существенно ускоряется. Для получения У. его руды обогащают мокрым хим. способом, выщелачивая серной к-той в присутствии окислителя — двуокиси марганца. Из сернокислого раствора урана экстрагируют органическими растворителями или выделяют фенольными смолами.  Полученный концентрат  растворяют в  азотной к-те. Образующийся при этом нитрат уранила     U02 (N03)2    извлекают, напр., бутилфосфатом и после освобождения от последнего разлагают соединения У. при т-ре 500—700° С. Полученные окислы U308 и U03 высокой чистоты восстанавливают водородом  при  т-ре 600—800° С  до двуокиси  U02. 
 
Металлический уран получают металлотермическим восстановлением (кальцием или магнием) двуокиси U02 либо тетрафторида урана UF4, предварительно получаемого из двуокиси действием безводного фтористого водорода при т-ре 500° С. Последний метод более распространен, позволяет получать слитки высокой чистоты (0,0045% Fe, 0,001% Si, 0,003% С) и массой более тонны. Металлический уран получают также электролизом в соляных ваннах, содержащих UF4, при т-ре 800— 1200° С. Черновой уран обычно подвергают рафинирующей плавке (т-ра 1450—1600° С) в графитовых тиглях, в высокочастотных вакуумных печах с разливкой в графитовые изложницы.
 
Малые опытные образцы деформируют ковкой в альфа-состоянии, ее же применяют, наряду с прессованием в альфа- или гамма-состоянии, для деформирования крупных слитков. Холодная прокатка повышает прочностные   характеристики   урана ,твердость при обжатии на 40%, увеличивает HV от 235 до 325. Снятие наклепа наступает в основном при т-ре 350—450° С в металле технической чистоты и сопровождается в этих условиях рекристаллизацией; вторичная, собирательная рекристаллизация развивается при т-ре 600—650° С. Охлаждение урана в воде или масле из бета- или гамма-состояния не подавляет образования альфа-фазы, но измельчает зерно альфа-урана, особенно при наличии примесей. Металлический У., сплавы па его основе и двуокись У. используют в качестве ядерного горючего.
 
Лит.: ЗаймовскиЙ А. С, Калашников В. В., Головнин И. С. Тепловыделяющие элементы атомных реакторов. М., 1966; Скоров Д. М. [и др.]. Реакторное материаловедение. ; СокурскийЮ. Н., Стерли н Я. М., Федорченко В. А. Уран и его сплавы.
Также читают на тему Уран