Уран

Физические свойства

Уран - мягкий, серебристо-белый металл, в два с половиной раза тяжелее железа, более чем в полтора раза тяжелее свинца. Уран – один из наиболее тяжелых элементов, встречающихся в природе. Чистый металл очень плотный, пластичный, электроположительный с малой электропроводностью и высокореакционноспособный.

Уран имеет три аллотропные модификации: α-уран (орторомбическая кристаллическая решетка), существует в интервале от комнатной температуры до 668° С; β-уран (сложная кристаллическая решетка тетрагонального типа), устойчивый в интервале 668–774° С; γ-уран (объемноцентрированная кубическая кристаллическая решетка), устойчивый от 774° С вплоть до температуры плавления (1132° С). Поскольку все изотопы урана нестабильны, все его соединения проявляют радиоактивность.

Плотность Урана в α-форме (25 °С) 19,05 г/см³; t_пл 1132 °С; t_кип 3818 °С; теплопроводность (100-200 °С), 28,05 вт/(м·К) [0,067 кал/(см·сек·°С)], (200-400 °С) 29,72 вт/(м·К) [0,071 кал/(см·сек·°С)]; удельная теплоемкость (25 °С) 27,67 кдж/(кг·К) [6,612 кал/(г·°С)]; удельное электросопротивление при комнатной температуре около 3·10^-7 ом·см, при 600 °С 5,5·10^-7 ом·см; обладает сверхпроводимостью при 0,68 К; слабый парамагнетик, удельная магнитная восприимчивость при комнатной температуре 1,72·10^-6.

Механические свойства урана зависят от его чистоты, от режимов механической и термической обработки. Среднее значение модуля упругости для литого уран 20,5·10^-2 Мн/м² [20,9·10^-3кгс/мм²]; предел прочности при растяжении при комнатной температуре 372-470 Мн/м² [38-48 кгс/мм²]; прочность повышается после закалки из β- и γ-фаз; средняя твердость по Бринеллю 19,6-21,6·10² Мн/м² [200-220 кгс/мм²].

Облучение потоком нейтронов (которое имеет место в ядерном реакторе) изменяет физико-механические свойства урана: развивается ползучесть и повышается хрупкость, наблюдается деформация изделий, что заставляет использовать уран в ядерных реакторах в виде различных урановых сплавов.

Уран - радиоактивный элемент. Ядра ²³⁵U и ²³³U делятся спонтанно, а также при захвате как медленных (тепловых), так и быстрых нейтронов с эффективным сечением деления 508·10^-24 см² (508 барн) и 533·10^-24 см² (533 барн) соответственно. Ядра ²³⁸U делятся при захвате только быстрых нейтронов с энергией не менее 1 Мэв; при захвате медленных нейтронов ²³⁸U превращается в ²³⁹Рu, ядерные свойства которого близки к ²³⁵U. Критическая масса урана (93,5% ²³⁵U) в водных растворах составляет менее 1 кг, для открытого шара - около 50 кг, для шара с отражателем - 15-23 кг; критическая масса ²³³U- примерно 1/3 критической массы ²³⁵U.