کانه آرایی

به علت پایین بودن درصد اورانیوم در سنگ معدن انتقال سنگ معدن به محلی دیگر به منظور جداکردن اورانیوم مقرون به صرفه نیست و بدین جهت کانه آرایی و تغلیظ در تاسیسات برپا شده در نزدیک معدن انجام می گیرد.
با توجه به ویژگی های هر کانی انجام تغییراتی در طول فرایند ضرورت پیدا می کند. کارخانه نیمه صنعتی حتی المقدور به گونه ای ساخته می شود که بتوان برخی از دستگاه ها را از مدار خارج و یا سیستم های جدیدی را به فرایند افزود.
کانه آرایی برای تهیه کنسانتره U3O8 یا کیک زرد در چند مرحله انجام می گیرد.

استخراج به صورت مایع

یکی از روش های استخراج اورانیوم استخراج به صورت مایع است. در این روش محلول های نفوذ کننده از مجاری حفر شده به معدن تزریق می شوند. این محلول ها به سرعت در سنگ معدن نفوذ کرده و استخراج آنها را به صورت نیمه مایع از مجاری در نظر گرفته شده امکان پذیر می سازد. این روش در صورتی کارساز است که یک قشر غیر قابل نفوذ در زیر بستر سنگ های معدنی وجود داشته باشد تا این کانی ها که به صورت نیمه مایع درآمده اند خشک نشده و قابل استخراج بمانند.
مزیت اصلی این روش آن است که تنها 1% از سنگ معدن توسط محلول خیس شده و استخراج می شود. بقیه محتوای سنگ در معدن می ماند.
مشکل دیگر معادن اورانیوم آن است که بعد از خاتمه بهره برداری از معدن و برچیدن تاسیسات باید از ایمن بودن محل معدن از نظر امکان نشت و پخش مواد رادیواکتیو در خاک و آب های زیر زمینی مطمئن شد. به عنوان مثال رادیوم که با مواد خیس شده همراه است ، باید به وسیله باریت یا کلرور باریم به صورت جامد و غیر قابل پخش درآید.
همچنین حلال های آلی که در فرایند استخراج به کار می روند ، باید توسط زغال فعال شده جذب شوند.

اکتشاف تکمیلی

این مرحله برای تعیین میزا ن تخمینی ذخیره اورانیوم است. با بررسی های آزمایشگاهی مانند XRF- XRD سنگ نگاری ، کانی شناسی ، میکرو شیمی و کانه آرایی ، ساختار کانی مشخص می گردد. در این مرحله نوع ذخیره و نوع کانی های حاوی اورانیوم مشخص می شود. سپس مطالعات و عملیات هیدرومتالورژیکی برای استخراج اورانیوم از کانی ها آغاز می شود.

اکتشاف اولیه

اکتشاف ذخائر اورانیوم معمولا با شناسایی مناطقی آغاز می شود که از نظر زمین شناسی برای تمرکز اورانیوم مناسب تشخیص داده شوند. اکتشافات اولیه با هواپیما یا هلیکوپتر به وسیله وسایل اندازه گیری تابشی از قبیل اشکارساز گایگر- مولر و شمارشگرهای سنتیلاسیون صورت می گیرد. اکتشافات هوایی ، یک منطقه مشخص را تحت پوشش قرار داده و محل هایی را که دارای فعالیت بیشتر هستند شناسایی می کند.
عملیات اکتشافی در محل های شناسایی شده با عملیات زمینی تکمیل می شود و به کشف معادن در قشرهای بیرونی زمین یا در عمق های 300 تا 3000 متر می انجامد.
مکان های تمرکز اورانیوم را در اصطلاح زمین شناسی شوتز می نامند و تا حدود 75% U3O8 یافت شده معمولا از همین شوتز هاست.
روش های اکتشاف معادن اورانیوم عبارتند از :
1- روش های ژئوشیمی از قبیل فلوریمتر لیزری و غیره
2- اندازه گیری غلظت رادون 222 در هوا که به وسیله آشکارسازهای آلفا و غیره انجام می گیرد.
3- اندازه گیری های ایزوتوپی مثل اندازه گیری غلظت سرب 206 یا 207 یا اندازه گیری غلظت هلیوم 4 که آخرین ایزوتوپ از سری واپاشی های اورانیوم است. غلظت بیش از سطح معمولی این ایزوتوپ ها می تواند به کشف ذخائر اورانیوم کمک کند.

معادن اورانیوم ایران

در ایران تاکنون در سنگ های پروتروزوئیک پیشین و کامبرین پیشین در چند ناحیه ساغند ، زریگان ، نریگان ، انارک ، گنبد نمکی گچین ، قلات و همچنین در ارتباط با سنگ های ماگمایی ترشیری (الموت، اهر و ...) شواهدی از اورانیوم به دست آمده است.
پیچبلند خام استخراج شده تقریبا دارای % 1 U3O8 می‌باشد که به آسانی به روش های ثقلی تغلیظ شده به % 50 U3O8 می‌رسد. روش غالب در تغلیظ کانه‌های اورانیوم لیچینگ می‌باشد.
البته در تاریخ27/9/85 معاون سوخت سازمان انرژی اتمی ایران در همایش "معرفی فناوری های هسته‌ای و دستاوردهای ملی" در مشهد گفت: ‪ ۱۴۰۰معدن اورانیوم در سطح ایران وجود دارد. در حدود 30 درصد از خاک کشور اکتشاف هوایی صورت گرفته و با توجه به نقشه‌های به دست آمده، 1000 نقطه شاخص برای اکتشاف معادن اورانیوم شناسایی شده است. ضمنا دو کارخانه اورانیوم در بندرعباس و اردکان یزد تولید کیک زرد را بر عهده دارند.
بر اساس گزارش های رسمی ایران به آژانس، ذخائر اورانیوم قطعی ایران بعد از حدود بیست سال اکتشاف و تحقیق 491 تن برآورد گردیده است که می توان معادل 876 تن منبع احتمالی قابل بهره برداری با هزینه استخراج هر کیلو 80 تا 130 دلار را نیز بر آن افزود. علاوه بر این ها فرضیات غیر قابل اثباتی در مورد وجود 4500 تن اورانیوم دیگر و یا احتمال پیدا شدن 5000 تن ذخائر جدید وجود دارد که تا کنون تائید نگشته است. برابر این آمار، منابع قطعی اورانیوم ایران را باید حدود1400 تن برآورد کرد وهر سیاستی باید با توجه به این ارقام طراحی وبرنامه ریزی شود.

معادن اورانیوم

در میان کشورهای مختلف جهان، استرالیا دارای بزرگترین معادن اورانیوم است. و ذخایر ومنابع ارزان اورانیوم به ترتیب در کشورهای استرالیا ، قزاقستان ،آمریکا ، کانادا ،آفریقای جنوبی ، نامیبیا ، روسیه ، نیجر ، برزیل، ازبکستان ، اوکراین و مغولستان قرار دارد. کانادا با 25% تولید در صدرو استرالیا و نیجر با 14.8% و 9% تولید جهانی درمرتبه دوم و سوم قرار دارند. در حال حاضر 24 کشور دارای معادن اورانیوم نزد آژانس بین المللی انرژی اتمی ثبت شده اند که به غیر از چین، پاکستان و هندوستان مابقی گزارشات رسمی منابع و معادن اورانیوم خود را ارائه می دهند.

عوامل موثر در کاهش سوخت

نیاز تکنولوژی هسته ای (به طور عمده تولید برق) در 50 سال آینده به اورانیوم طبیعی، تابع عوامل و فاکتورهای ذیل است:

1- تکامل نوع نیروگاه های هسته‌ای

امروزه 5 نوع اصلی از نیروگاه های اتمی در دست ساخت و بهره ‌برداری می‌باشند. نیروگاههای اتمی نوع PWR ،‌ BWR و PHWR بعد از سال 2020 عمده‌ ترین و اصلی ‌ترین راکتورهای قدرت در دنیا خواهند بود و این تحول در تقلیل نیاز بازار به اورانیوم طبیعی سهم به سزایی خواهد داشت.

2- مصرف مجدد سوخت

استفاده مجدد از سوخت‌های مصرف شده و مصرف سوخت نوعMOX و ارسال سوخت نسل سوم به پسمانگور که حدود 30 درصد مصارف آتی را تامین خواهد نمود ،. و برهمین مبنا کاهش نیاز بازار به اورانیوم نسل اول (اورانیوم طبیعی) را به همراه خواهد داشت.

3- تکامل درجه سوخت

بالا رفتن نرخ سوختن منجر به استفاده بیشتر از اورانیوم مصرفی و کاهش نیاز به اورانیوم طبیعی خواهد شد.

4- بهره ‌گیری از سوخت با غنای بیشتر

راکتورهای اتمی سبب استفاده بهینه از میله‌های سوخت و در نهایت کاهش اورانیوم مورد نیاز خواهند شد. و میزان اورانیوم تخلیه شده را کاهش خواهند داد.

5- بازفرآوری سوخت هسته‌ای

در سناریوهای مختلف( کم و زیاد) منجر به صرفه‌جویی اورانیوم از 12 تا 35 درصد خواهد شد. با توجه به روند فزونی درخواست بازار جهانی اورانیوم ، مسلما از سال 2020 به بعد منابع اورانیوم گران تر از هزینه تولید 80 دلار به کیلوگرم مورد بهره ‌برداری قرار خواهد گرفت.
کانسارهای اورانیوم دارای بیش از 10 هزار تن از شمار کانسارهای بزرگ به حساب می آیند و کوچکترین واحد معدنی، به کانسارهای دارای حدود 500 تن اطلاق می شود. گرچه انواع مختلفی از کانسارهای اورانیوم کشف گردیده و در دست بهره‌ برداری است، اما کانسارهای جای گرفته در میزبان ماسه سنگی که مناسب استحصال درجا هستند از انواع ارزان و اقتصادی در بازار جهانی تلقی می‌شوند.
حدود 50 % تولید جهانی از معادن نزدیک به سطح زمین ( کم هزینه ) و 32% از معادن واقع در عمق زمین ( پر هزینه ) تامین می شود.
اورانیوم ارزان رقم بزرگی را می سازد که با توسعه تکنولوژی و روی آوردن به فروشویی درجا و آن هم در ذخایر نوع ماسه سنگی مطرح است. فرو شویی مکانی یا فروشویی در جبهه های معدن ، موردی است که به دلیل مناسب بودن برای حفظ محیط زیست دوره نورسیدگی را طی می کند و نیاز به رشد و پژوهش دارد.
منابع تخمینی قابل افزایش رده ارزان قیمت در کشورهای استرالیا ، قزاقستان ، کانادا ، افریقای جنوبی ، نامیبیا و ازبکستان متمرکز است. حال آنکه اورانیوم قابل تولید بین 40-80 دلار به کیلو گرم بیشترین شانس را در قزاقستان و برزیل دارد. و اورانیوم گران قیمت (80-130 دلار به کیلوگرم ) در روسیه و قزاقستان از تناژ بالایی برخوردار است.
منابع کشف نشده اورانیوم که شامل منابع تخمینی قابل افزایش رده II و منابع حدسی است از نظر هزینه تولید ، این ذخایر عموما از رده متوسط و گران قیمت ، یعنی کمتر از 80 دلار به کیلوگرم و کمتر از 130 دلار به کیلوگرم می باشد.
مجموع ذخایر تخمینی قابل افزایش رده دو (ERA-II) برابر 3729100 تن است ، که تعداد عمده آن درآمریکا و قزاقستان می باشد، اما منابع حدسی که می تواند مورد اکتشاف در آینده قرار گیرد در مغولستان ، آمریکا ، آفریقای جنوبی و کانادا جای دارد.

منابع و ذخایر اورانیوم درمناطق مختلف

منابع شناخته شده اورانیوم برحسب قیمت تمام شده تولید در رده‌های مختلف طبقه‌بندی می شود.
برای معرفی منابع و ذخایر اورانیوم ، در یک بررسی آژانس انرژی اتمی (NEA) و آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA) با در نظر گرفتن معیار های زیر :
•درجه اکتشاف و میزان دانسته های مستدل از چند و چون ذخایر و منابع
•هزینه بهره برداری اقتصادی
•میزان شناخت و آگاهی از متالورژی سرزمین
اقدام به طبقه بندی آنها در رده های مختلف نموده اند که هم ارزی آنها با تعاریف مطرح در سایر کشورها نیز ارئه شده است. مطابق این رده بندی ، بر پایه گزارش 2003 آژانس مذکور ، هزینه تولید اورانیوم در رده های کمتر از 40 دلار امریکا به هر کیلوگرم اورانیوم(USD/KgU) بین 40 تا80 دلار به هر کیلو اورانیوم ، کمتر از 80 دلار به کیلوگرم ، بین 80 تا130 دلار به کیلو گرم و کمتر از 130 دلار به کیلو گرم تفکیک کرده اند . بر مبنای این تفکیک هزینه تولید و رده بندی از مجموع 8595023 تن اورانیوم گزارش شده در رده RAR و در کشورهای مختلف تنها 1730495 قابل تولید در قیمت کمتر از 40 دلار به کیلوگرم است که فقط 20 درصد از مجموع ذخایر گزارش شده را شامل می شود .
میزان منابع تخمینی قابل افزایش رده EAR-I حدود 3887032 تن اورانیوم گزارش شده است و بدان معنی است که میزان ذخیره رده RAR ، 45 درصد می تواند افزایش یابد.
در طبقه ‌بندی NEA/IAEA ذخایر اورانیوم ، رده‌های خاصی از ذخایر برحسب درجه اطمینان از میزان ذخیره و پیشرفت عملیات اکتشافی، تقسیم می‌شوند. در رده ذخیره مطمئن (RAR) .آن بخش از کانسار قرار می‌‌گیرد که کاملا شناخته شده باشد و ذخیره تخمینی اضافی (EAR) آن قسمتی از کانسار است که بین بخش کشف شده و کشف نشده قرار داشته و خود به دو رده EARI و EARII تفکیک می‌گردد. ذخیره حدسی (SR) به منابعی اطلاق می شود که معیارها و عوامل زمین‌شناسی و کانی‌سازی نشان از وجود ذخیره دارد ، اما مقدار آن برحسب ارزیابی های مختلف، می‌تواند متفاوت باشد.
در تقسیم‌ اقتصادی ذخایر، قیمت تمام شده تولید مهم‌ترین معیار است. واژه "ذخیره " عموما به رده RAR به بهره اقتصادی (قابل تولید با سود مناسب) اطلاق می شود که قابل تولید با هزینه 80 دلار به پوند اورانیوم یا کمتر باشد.
ذخایر رده " RAR " و "EAR" به قیمت ارزان کمتر از 40 دلار به کیلوگرم اورانیوم یا کمتر از 17 دلار به پوند، قیمت متوسط 40 تا 80 دلار به کیلوگرم اورانیوم یا 20 پوند به کیلوگرم و اورانیوم گران به قیمت بیش از 52 دلار به کیلوگرم.
به نظر می‌رسد که تا سال 2010 عموما منابع اورانیوم ارزان و متوسط تامین کننده اصلی بازار جهانی اورانیوم باشد. اما از سال 2010 به بعد تولید کنندگان اورانیوم به منابع گران تر روی خواهند آورد.

تولید ومصرف اورانیوم

امروزه حدود 000/300/4 تن اورانیوم در کره زمین کشف گردیده و میزان مصرف سالانه اورانیوم در کشورهای مختلف بالغ بر65000 تن می شود. برپایه تخمین آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA 1998) نیاز اورانیوم از 61500 تن در سال 1997 به 75000 تن در سال 2020 خواهد رسید که مجموع نیاز تا آن تاریخ بالغ بر 1634 میلیون تن خواهد بود. تولید 36195 تن اورانیوم در سال 1996 تنها 60 درصد نیاز جهانی را تامین می کرده و بقیه از محل ذخایر انبار شده تدارک شده است. استفاده از ذخایر انبار شده از 22000 تن در سال از 1992 شروع شده و رو به اتمام است.
حدس زده می شود که حدود 80000 تن اورانیوم هنوز به صورت انبار شده، موجود باشد.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که اورانیوم تولیدی از معادن ، تا سال 2020 می‌تواند 76 تا 78 درصد نیاز بازار را تامین نماید. دیگر منابع تامین کننده برحسب اهمیت نسبی عبارتند از:
1- اورانیوم با غنای کمتر (LEU) تهیه شده ازاختلاط 500 تن اورانیوم بسیار غنی (HEU) سلاحهای هسته‌ای روسیه و انبارهای امریکا (11 تا 13 درصد) که معادل 153000 تن اورانیوم طبیعی می‌باشد.
2- بازفرآوری سوخت‌های مصرف شده (6 درصد)
3- انبارها و اورانیوم‌ در اختیار روسیه (5 درصد)
تولید اورانیوم از 36195 تن در سال 1996 به 52500 تن در سال 2005 رسید و80 درصد نیاز بازار را برآورده کرد. و در سال 2020 به 65000 تن خواهد رسید که حدود 76 تا 78 درصد نیاز نیروگاه ها خواهد بود.
در کانسارهای غیرسولفیدی، اورانیوم در سطح به صورت سیلیکات ظاهر می شود و اندکی پایین ‌تر ترکیب هیدراکسید به خود می‌گیرد.
اورانیوم در فروهشته‌های کانسارهای درونزاد به صورت حلال در آب در آمده و به هنگام تراوش و زهکش شدن در سازندهای سرراه ، می‌تواند احیاء و جای ‌گیر شود. اورانیوم می‌تواند در مواد آلی جذب (بقایای گیاهی و جانوری، یا مواد مشتق با منشاء زغالی، هیدروکربن و نفت) و جای‌گیر شود. یا با موادی نظیر فسفات، گلوکونی، رس و هیدروکسیدهای اورانیوم در تولیدات سطحی تجمع یابد. وقتی آب های زیرزمینی حاوی اورانیوم از شرایط اکسیدی به احیا گذر نماید،‌ به واسطه سد کنندگی احیایی، راسب می‌گردد و منطقه‌بندی اکسیدی – احیایی را می‌سازد.
از مقدار اورانیوم با افزوده شدن بر شدت دگرگونی، کاسته می شود. وقتی سنگهای دگرگونی با رخساره شیست سبز حاوی 4-10 × 8/2 اورانیوم به رخساره آمفیبولیت برسد، مقدار اورانیوم به 4-10×6/1 کاهش می‌یابد و در رخساره گرانولیت به ppm1-4/0 می‌رسد. این تغییرات معلول خروج اورانیوم از محیط در فراگرد دگرگونی است.

چگونگی تشکیل

در مراحل آغازین تبلور ماگمای گرانیتی ، با کاسته شدن از درجه قلیایی محیط، اورانیوم چهارظرفیتی عموما به صورت ایزومورف وارد شبکه بلورین کانی‌های سازنده سنگ می شود وگرانیت‌های پرمایه از اورانیوم را می‌سازد. بیشترین مقدار اورانیوم (تا 50 درصد از کل) درکانی‌های فرعی پرتوزا نظیر اسفن، اورتیت، مونازیت، زیرکن، آپاتیت، ایلمنیت و غیره… تمرکز می‌یابد. عمده ‌ترین کانی‌های سازنده سنگ، به خصوص کانی‌های تیره حاوی 5 تا 15 درصد از مقدار کل اورانیوم را دارا هستند. و بقیه اورانیوم به صورت میکروانکلوزیون و پراکنده در بین دانه‌ها ظاهر می شود. در توده‌های گرانیتی چند فازی، فازهای پسین عموما پرمایه‌تر از فازهای آغازین هستند. و در انواع شدیدا اسیدی یا قلیایی پسین ، مقدار اورانیوم می‌تواند تا %4- 10 یعنی ppm (50-10) افزایش یابد. فازهای پسین تبلور ماگمای گرانیتی عموما با افزایش پتانسیل اکسیداسیون توام است که این وضعیت موجب تغییر اورانیوم به حالت 6 ظرفیتی و انحلال در سیالات و بخارات ماگمایی و در نهایت مهاجرت با محلول های گرمابی می شود. مهاجرت اورانیوم در محلول های گرمابی عموما به صورت کمپلکس های کربوکسی‌ اورانیل سدیم و به مقدار محدودتری به شکل اورانیل سولفات، اورانیل فسفات، اورانیل سیلیکات و سایر کمپلکس‌ها انجام می‌پذیرد. به عنوان فرآیندی از گاززدایی و اختلاط محلول ها و تغییر در درجه‌ اسیدی آنها همراه با تغییر حرارت و فشار و تبادل شیمیایی بین محلول ها و سنگ دیواره معبر جریان، کمپلکس‌های مهاجرت می‌شکنند و اورانیوم به صورت چهار ظرفیتی از سیستم گرمابی خارج و به شکل توده‌های معدنی گرمابی جای ‌گیر می شود و کانسارهای درونزاد را می‌سازد. در شرایط اکسید ‌کنندگی محیط، اورانیوم چهارظرفیتی ناپایدار شده و به انواع 6 ظرفیتی تبدیل می‌گردد. در این شرایط اورانیوم هیدرولیز شده و کمپلکس اورانیل – کاتیون دو ظرفیتی را می‌سازد که قابلیت تحرک و مهاجرت زیاد داشته و می‌تواند در نهایت کانسارهای برونزاد را بسازد. پی‌آمد قابلیت انحلال کمپلکس‌های اورانیل تری کربنات ،اورانیل دیاکوادی کربنات ، اورانیل هیدروکسید و به مقدار بسیار اندکی اورانیل هومات ، اورانیل فسفات و اورانیل سیلیکون در محیط طبیعی یا قلیایی و ورود به آب های زیرزمینی کم عمق و آب های سطحی است. در چنین شرایطی اورانیوم از بخش‌های نزدیک به سطح زمین از کانسارهای درونزاد رها شده و زون های اکسیدی را پیرامون هاله احیایی درونزاد می‌سازد. این پدیده درکانسارهای درونزاد سولفیددار از بالا به پایین چهره زیر را نمایش می‌دهد:
یک لایه سطحی از اوپال که اورانیوم را جذب نموده است
یک افق از سیلیکات اورانیوم
یک افق از کربنات – سولفات اورانیوم
یک افق از کانی‌های اکسید اورانیوم دوباره تولید شده

شکل های ذخایر اورانیوم

ذخائر کانی اورانیوم به صورت های زیر در طبیعت یافت می شود :
1- رگه vein مثل معادن بوهم اسلواکی و ساکس آلمان . مقدار اورانیوم استخراج شده از این معادن محدود ، ولی غلظت آن به صورت U3O8 ppm, 2000 بوده است. در رگه Ranger در استرالیا 100 هزار تن U3O8 با غلظت ppm 3000 استخراج شده است. بزرگ ترین ذخائر اورانیوم در کانادا و استرالیا وجود دارد. ذخائر رگه ای حدود 21% از ذخائر با هزینه پایین جهان را تشکیل می دهد.
رگه ها از تجمع مواد شامل اورانیوم در شکاف ها و بریدگی های سنگ های سطح زمین تشکیل شده اند. وضع رگه نسبت به زمین متفاوت و زاویه آن نسبت به سطح ، بین یک زاویه 30 درجه و کمتر متغیر است.
2- معادن تخت : در این معادن اورانیوم بین لایه های قشر زمین به ویژه لایه های رسوبی ، درست مانند لایه های خامه در کیک قرار دارد. دو نوع اصلی آن شامل:
2-1- سنگ های ماسه ای (Sand stone) : مثل معادن روباز ایالت های کلورادو و ویومینگ امریکا . 41% از ذخائر ارزان قیمت اورانیوم جهان در سنگ های ماسه ای وجود دارند. اورانیوم در این معادن به صورت متمرکز در یک یا چند نقطه یا ناحیه با مقادیر مختلف و محدود به ابعاد چند صد یا چند هزار متر وجود دارد. کارنوتیت ، روزکوئلیت ، توربرنیت ، اوتونیت و حتی پیچبلند در سنگ های ماسه ای یافت می شوند. معمولا موادی که با اورانیوم همراهند عبارتند از: چوب کربونیزه شده ، بقایای گیاهان ، اکسید آهن و بعضی ترکیبات مس.
2-2- لایه های هم شکل : در این معادن مقدار اورانیوم یکسان و از نوع پست و هم شکل در لای تخته سنگ ها به صورت ذرات ریز قرار دارند.
3- در ترکیبات معدنی به صورت Conglomerate در کانادا استرالیا و افریقای جنوبی یافت می شود. در کانادا 70% ذخائر اورانیوم را سنگ های اورانیوم – کوارتز تشکیل می دهند.
4- اورانیوم به شکل محصول فرعی همراه با طلا در افریقای جنوبی یا سنگ های فسفات در مراکش وجود دارد. همچنین ذخائر قابل استخراجی در لایه های شیست یا مواد رسوبی پیدا شده است. اورانیوم در برخی معادن فسفات با منشا دریایی نیز وجود دارد که البته فراوانی بسیار کمی دارد، به طوری که حداکثر به 200 ذره در میلیون ذره می رسد. از آنجایی که این معادن فسفات مقادیر انبوهی تولید دارند، می توان اورانیوم را با قیمت معقولی استحصال کرد.
یک کانی خوب اورانیوم دارای ppm 1000 U3O8, است. غلظت U3O8 در کانی های بسیار خوب بیشتر است و کانی های تا ppm 500 کانی های متوسط هستند که هزینه استخراج آنها باید با توجه به قیمت بازار از نظر اقتصادی مورد بررسی قرار گیرد.

کانی های اورانیوم

اورانیوم که همیشه در ترکیب با اکسیژن در طبیعت یافت می شود ، به صورت پراکنده در تمام قشر خارجی کره زمین وجود دارد. در سنگ های با مواد معدنی به رنگ روشن مانند گرانیت ، محتوای اورانیوم ppm 5-4 و در سنگ های بازالت با مواد کانی تیره رنگ ، محتوای اورانیوم ppm 2-1 است.
اورانیوم در طبیعت به صورت ترکیباتی که تعداد انها به 100 می رسد و از مولکول های ساده تا بسیار کمپلکس تشکیل شده است وجود دارد. بخش مهم اورانیوم استخراج شده از 12 ماده کانی به دست می آید که 7 ماده به صورت ترکیب اولیه در طبیعت وجود دارد. و 5 ماده ثانویه از ترکیب مواد اولیه با سایر مواد به وجود می آید. یکی از معروف ترین ترکیبات اولیه ، UO2 یا اورانیتیت (Uraninite) است که نوع شبه کریستالی آن Pitchblende نام گرفته است. از ترکیبات ثانویه می توان اوتونیت (Autonite) را نام برد که فرمول شیمیایی آن Ca(UO2)2(PO4).12H2O است.
ترکیبات اولیه در رگه های لوله ای شکل و پگماتیت ( دانه های درشت) دیده می شوند. و رنگ آنها معمولا قهوه ای تیره یا سیاه رنگ است. وزن مخصوص زیاد و تابندگی تیره و قیرگون دارند و در سطح سنگ ها یافت می شوند. شامل :
پیچبلند : این ماده به شکل های گرد توده های نامنظم و منحنی ، درست همانند شیشه دیده می شود. از فولاد سنگین تر و دارای همان سختی است. رنگ آن خاکستری و یا سبز تیره مایل به سیاه است.
ترکیبات ثانویه با رنگ های روشن زرد نارنجی و سبز مشخص می شوند. شکل آنها غالبا پودر یا خاکه و یا کریستال های ریز و یا صفحه های تخت می باشد. شامل :
اوتونیت : نسبتا نرم وبه رنگ زرد لیمویی روشن است. کرستال های تخت و شفافی دارد و تحت فرابنقش پرتو زرد روشن یا سبز مغز پسته ای می پراکند.
کارنوتیت : (K2(UO2)2VO4.1-3H2O) یکی از مهم ترین منابع اقتصادی تهیه وانادیوم ، رادیوم و اورانیوم است. معمولا به صورت توده خاک زرد رنگ در اطراف لایه های کوارتز موجود در صخره های شنی موجود می باشد.
تیویامونیت : زرد مایل به سبز بوده و پرتو مغز پسته ای رنگ از خود منتشر می کند.
توربرنیت و متا توربرنیت : هر دو دارای کریستال های تخت و شفاف نرم سبز روشن هستند و پرتو سبز روشن ساطع می کنند.
سایر کانی های اورانیوم شامل سنگ فسفات (Ca3(PO4)2) لیگنیت یا زغال قهوه ای و مونازیت (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 می باشند.

ژئوشیمی و کانی شناسی

فراوانی پوسته‌ای (کلارک) اورانیوم %4-10×5/2 ( ppm2/5( است که به صورت بارزی از سنگ های فوق بازی به بازی و اسیدی افزایش می‌یابد. ) مقدار کلارک در سنگ های فوق بازی ppm3، در سنگ های بازی ppm 5 و در سنگ های اسیدی ppm 3/5 می‌باشد. ضریب تمرکز اورانیوم برای تشکیل کانسار 400 یا به عبارتی عیار اورانیوم در کانسنگ قابل استخراج (به روش معمولی) حدود 1/0 درصد است.
در شیمی، اورانیوم دارای ظرفیت های 5.4.3 و 6 است که در طبیعت عموما با ظرفیت های 4 و 6 عمل می‌نماید. یونهای 4 و 6 ظرفیتی در پوسته خارجی دارای 8 الکترون بوده و بدین جهت از نوع عناصر لیتوفیل به حساب می‌آید که دارای میل ترکیبی زیاد به اکسیژن بوده و در طبیعت به صورت اکسید یا نمک اسید‌های اکسیژن یافت می‌گردد. اورانیوم چهارظرفیتی دارای قابلیت حلالی اندک است . حال آنکه نوع 6 ظرفیتی از حلالیت بالایی برخوردار بوده و در این حالت مهاجرت می کند.

کاربردها

باستان‌شناسان اذعان دارند که بشر از سال 79 میلادی از اورانیوم به عنوان ماده‌ای برای اضافه کردن رنگ زرد به سفال لعابدار استفاده می‌کرده‌ است. شیشه زرد رنگی با ترکیبی از اورانیوم در ناپل ایتالیا کشف شده است.
سال ها بعد از آن برای تهیه رنهای اولیه در عکاسی استفاده می شد.
قبل از دهه 1970 میلادی از اورانیوم برای متعادل کردن بدنه هواپیماها و سپر حفاظتی در برابر پرتوهای یونیزان ، از اورانیوم تهی شده به عنوان یک جزء آلیاژ فولاد و از چندین ترکیب اورانیوم در فرآوری شیمیایی به عنوان یک کاتالیست استفاده شده است.
به دلیل چگالی بالا (g/cm3 9/18) که 67 درصد از سرب بیشتر و اندکی از تنگستن کمتر است، اورانیوم را می توان در کاربردهایی همچون چرخ طیار یا وزنه های تعادلی به کار برد. برای مثال در بویینگ 747 از این وزنه ها استفاده شده است.
کاربرد احتمالی دیگر اورانیوم به علت چگالی بالا، حفاظهای پرتویی است. اگر چه خود یک منبع آلفازا است ، اما برای جلوگیری از نفوذ پرتوها بهتر از سرب عمل می کند (چهار برابر بهتر).
سایر ایزوتوپ های اورانیوم به شرح زیر است :
اورانیوم 230 با نیمه عمر 8/20 روز
231 با نیمه عمر 2/4 روز
232 با نیمه عمر 70 سال
233 با نیمه عمر 159000 سال
236 با نیمه عمر107 ×34/2 سال
237 با نیمه عمر 75/6 روز
239 با نیمه عمر 5/23 دقیقه
240 با نیمه عمر 1/14 ساعت
منبع: www.mofassr.blogsky.com
/خ