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Uran

 

[nach dem im gleichen Jahrzehnt entdeckten Planeten Uranus] das, -s, chemisches Symbol U, ein chemisches Element aus der Reihe der Actinoide im Periodensystem der chemischen Elemente. Uran ist ein radioaktives, an frischen Oberflächen silberglänzendes, mäßig hartes Schwermetall; es ist an der Luft bei normaler Temperatur beständig, überzieht sich jedoch sehr schnell mit einer dunklen Oxidschicht. In fein gepulvertem Zustand ist Uran pyrophor. Beim Erhitzen verbrennt Uran unter Bildung von Triuranoctoxid, U₃O₈. In Säuren löst es sich rasch unter Bildung von Salzen, durch (verdünnte) Alkalien wird es kaum angegriffen. Uran und seine Verbindungen sind sowohl vom chemischen als auch vom radiologischen Standpunkt aus gesehen sehr giftig. - Natürlich vorkommendes Uran besteht aus den Isotopen ²³⁸U, ²³⁵U und ²³⁴U, von denen ²³⁸U und ²³⁵U Ausgangsglieder zweier natürlichen Zerfallsreihen, der Uran-Radium- und der Uran-Actinium-Reihe, sind (Radioaktivität, Übersicht).

 

Vorkommen:

 

Uran steht in der Häufigkeit der chemischen Elemente an 54. Stelle und gehört damit nicht zu den seltenen Elementen. Es ist in zahlreichen Mineralen enthalten, die v. a. in sauren silikatischen Gesteinen (besonders Granit) sowie in Sedimentgesteinen auftreten; daneben kann Uran auch in Golderzen, in Braunkohlen und Ölschiefern enthalten sein. Das für die Urangewinnung wichtigste Mineral ist das Uranpecherz; weitere wirtschaftlich bedeutende Uranminerale sind Carnotit, Torbernit und sonstige Uranglimmer. Der Gehalt an Uranmineralen in den Gesteinen ist im Allgemeinen sehr gering und liegt meist zwischen 0,1 und 5 %; nur bei hochwertigen Vorkommen von Uranpecherz erreicht er Werte von 50 % und darüber. Vielfach gelten Uranvorkommen mit weniger als 0,1 % Urangehalt noch als abbauwürdig, v. a. dann, wenn das Uran, wie bei Golderzen, einigen Phosphatvorkommen oder Ölschiefern, als Nebenprodukt gewonnen werden kann. - Die größten Uranvorkommen befinden sich in den USA (Colorado), in Kanada (Ontario), Schweden, Australien, der Republik Südafrika, Niger, Namibia, Brasilien, Frankreich, Gabun; in Deutschland gibt es nur geringe Vorkommen (u. a. in Thüringen, Sachsen und im Südschwarzwald); der Uranbergbau in der ehemaligen DDR (v. a. im Ronneburger Erzfeld und im Erzgebirge) wurde 1991 eingestellt.

 

Bei der Gewinnung von Uran werden die Erze nach Aufbereitung und Zerkleinerung meist zunächst mit verdünnter Schwefelsäure oder mit Sodalösung ausgelaugt. Aus den dabei erhaltenen Lösungen werden durch Ionenaustausch oder durch Extraktion mit speziellen Lösungsmitteln (u. a. alkylierten Phosphorsäuren, höheren aliphatischen Aminen) Konzentrate von Uranylsulfat, UO₂SO₄, beziehungsweise eines Tricarbonatodioxouranat-Komplexes, Na₄[UO₂(CO₃)₃], gewonnen. Aus den Lösungen wird das Uran durch Zugabe von Basen in Form von (schwer löslichen) Uranaten ausgefällt (nach deren gelber Farbe als Yellow Cake bezeichnet), die anschließend abfiltriert und getrocknet werden. Das so gewonnene Urankonzentrat ist jedoch für die direkte Weiterverarbeitung zu unrein; es wird deshalb nochmals in Salpetersäure gelöst, wobei sich Uranylnitrat, UO₂(NO₃)₂, bildet, das durch Extraktion (meist mit Tri-n-butylphosphat in Kohlenwasserstoffen) isoliert wird. Auf mehreren Wegen, z. B. durch Eindampfen und thermische Zersetzung (Glühen), wird anschließend das Uranylnitrat in Urantrioxid, UO₃, überführt, das (meist mit Wasserstoff) zum Urandioxid, UO₂, reduziert und dann durch Reaktion mit Fluorwasserstoff zu Urantetrafluorid, UF₄, umgesetzt wird. Aus diesem erhält man durch Reduktion mit Calcium oder Magnesium das metallische Uran. Für die Verfahren der Urananreicherung wird das Urantetrafluorid mit Fluor zu (leicht flüchtigem) Uranhexafluorid, UF₆, umgesetzt.

 

Verwendung

 

findet v. a. ²³⁵U-angereichertes Uran (Urananreicherung), meist in Form von Urandioxid, in erster Linie als Kernbrennstoff (auch als Brutstoff, Brüten) sowie zur Herstellung von Kernwaffen. Das bei der ²³⁵U-Anreicherung zurückbleibende ²³⁸U (»abgereichertes Uran«) wird wegen seiner hohen Dichte u. a. als Strahlenschutzmaterial, als Werkstoff in der Luftfahrttechnik (Trimmgewichte) sowie zur Panzerung verwendet; daneben wird es auch einigen Stahlsorten und Katalysatoren zugesetzt. Natürlicher Uran hat nur geringe Bedeutung; einige Uransalze wurden früher in der Glasfärberei und in der Porzellanmalerei verwendet (in Deutschland heute verboten); in der Fotografie dienten Uransalze zur Herstellung von Tönungsbädern.

 

Uran wurde 1789 von M. H. Klaproth im Uranpecherz entdeckt und 1841 von dem französischen Chemiker E. M. Péligot (* 1811, ✝ 1890) zum ersten Mal als Metall isoliert.

 

Wirtschaft:

 

Die von 1940 bis zur ersten Erdölkrise 1973-74 wesentlich durch die militärische Nachfrage bestimmte Uranproduktion erreichte 1959 mit weltweit 34 000 t einen ersten Höhepunkt. Die durch die Verwendung für Kernkraftwerke geprägte zivile Verwendung von Uran stieg bis 1980 an, stieß im Zusammenhang mit der Kontroverse um die Kernenergie aber auf zunehmende Ablehnung. 1980 wurden in der damaligen »westlichen Welt« 44 200 t Uran gefördert. Seitdem ist der Uranmarkt durch einen Angebotsüberhang mit tendenziell sinkenden Preisen gekennzeichnet: Entsprechend sank die Produktion von 61 073 t im Jahr 1987 auf 34 326 t im Jahr 1992. 1996 wurden weltweit 35 229 t Uran produziert. Die größten Produzenten und Anbieter auf den freien Märkten sind (1996) Kanada (11 448 t), Australien (4 945 t), Niger (3 320 t), Namibia (2 453 t), die USA (2 423 t) und Usbekistan (2 000 t). Die Uranförderung in der DDR durch die SDAG Wismut (gegründet 1947 als sowjetische Aktiengesellschaft; Wismut AG), die von 1947 bis 1990 mehr als 200 000 t Uranerz förderte und verarbeitete, belief sich 1989 auf 3 800 t, sank aber im Zuge der Wiedervereinigung Deutschlands und wurde 1990 eingestellt. Mit dem Zusammenbruch des Ostblocks traten neue Anbieter (z. B. Russland u. a. Nachfolgestaaten der UdSSR und China) auf. Zu den ohnehin derzeit existenten größeren Lagern wird zunehmend Uran durch Abrüstung aus dem militärischen Sektor frei.

 

Literatur:

 

F. Kirchheimer: Das U. u. seine Gesch. (1963);

 S. J. Warnecke: Welturanreserven u. energiewirtschaftl. Sicherheit (a. d. Engl., 1980);

 F. Barthel u. a.: Kernenergierohstoffe, in: Angewandte Geowiss.en, hg. v. F. Bender, Bd. 4 (1986);