Википедија

Уранијум-диоксид — разлика између измена

Интерактиван преглед историје
← Старија изменаНовија измена →
Садржај обрисан Садржај додат
ВизуелноВикитекст
Нема описа измене
м Бот: исправљена преусмерења
Ред 59:
== Хемија ==
=== Структура ===
Уранијум диоксид је у [[чврсто агрегатно стање|чврстом стању]] изоструктуралан са ''(има исту структуту као)'' [[флуорит]]ом ([[калцијум-флуоридом]]). Поред тих хемијских једињења, диоксиди [[Церијум(ИВ) оксид|церијума]], [[плутонијум диоксид|плутонијума]] и [[нептунијум диоксид|нептунијума]] имају исту структуру. Ниједан други диоксид у елементалном облику нема структуру [[флуорит]]а.
 
=== Оксидација ===
Уранијум диоксид [[оксидацијаоксидо-редукција|оксидира]] при контакту [[триураниј октаоксид|триуранијум октаоксида]] са [[кисеоник]]ом.
 
:-{3 U{{chem|O|2}} + {{chem|O|2}} → {{chem|U|3|O|8}}}-     ''на -{700 °C (970 K)}-''
Ред 69:
 
=== Карбонизација ===
Уранијум диоксид је [[карбонизација|карбонизован]] у контакту са [[угљикугљеник|угљиком]]ом, при чему се добија [[уранијум карбид]] и [[угљен-моноксид]].
 
:-{U{{chem|O|2}} + 4 C → U{{chem|C|2}} + 2 CO}-
 
Овај процес се мора извести у стању [[инертниплеменити гасгасови|инертног гаса]] јер [[уранијум карбид]] веома брзо оксидира назад у уранијум оксид.
 
== Употреба ==
Ред 79:
 
=== Нуклеарно гориво ===
-{UO<sub>2</sub>}- се углавном користи као [[нуклеарно гориво]], нарочито у облицимa -{UO<sub>2</sub>}-, и [[смеша|смеше]] -{UO<sub>2</sub>}- и -{PuO<sub>2</sub>}- ([[плутонијум диоксид]]), чиме настаје гориво под именом „мешовити оксид” (''-{MOX}-'' гориво) које се користи у облику шипки у [[нуклеарни реактор|нуклеарним реакторима]].
 
Битно је споменути да је [[топлотна проводљивост]] уранијум диоксида веома мала ако се упореди са [[уранијум]]ом, [[уранијум нитрид]]ом, [[уранијум карбид]]ом или [[цирконијум]]ом, као обложним материјалима. Ова ниска топлотна проводљивост може резултовати локализованим прегревањима у центрима пелетног горива. График испод показује различите температурне градијенте код одређених једињења горива. За сва ова горива густина топлотне снаге је иста, као што је и пречник свих пелета исти.
 
=== Боја за керамичку глазуру ===
Уранијум оксид (''ураниа'') је пре [[Други светски рат|Другог светског рата]] био коришћен за бојење [[стакло|стакла]] и [[Керамика (материјал)|керамике]]. Керамика бојена на овај начин је добијала зелену или црну боју након печења у [[оксидо-редукција|редукционој]] атмосфери, односно жуту и наранџасту боју након печења у [[оксидацијаоксидо-редукција|оксидационој]] атмосфери. Наранџасто обојени производ по имену -{''Fiestaware''}- је добро познат пример производа са глазуром добијен коришћењем уранијум оксида. ''Ураниа'' се такођер користила и за израду стакленог емајла, ''уранијумовог стакла'' и [[порцелан]]а. Помоћу [[Гајгер-Милеров бројач|Гајгер-Милеровог бројача]] могуће је установити да ли глазура и/или стакло садрже уранијум оксид. ''([[Сензор]] је Гајгер-Милерова цев, у којој се налази [[племенити гасови|инертни гас]] (најчешће [[хелијум]], [[неон]] или [[аргон]]), која проводи струју када честица или [[фотон]] радијације тренутно омогуће да гас постане проводник. Цев појачава ову проводност каскадним ефектом и на излазу даје тренутни импулс, који је затим исписан на дисплеју у виду игле или лампице.)''
 
=== Друге употребе ===
Ред 90:
[[Датотека:RIAN archive 132609 Uranium dioxide fuel pellet starting material.jpg|лево|мини|160п|Контејнери с полазним материјалима за производњу пелетног горива из уранијум диоксида; фабрика у [[Русија|Русији]]]]
 
[[Осиромашени уранијум]] -{UO<sub>2</sub>}- (-{DUO<sub>2</sub>}-) се може користити као материјал за заштиту од [[радијацијарадиоактивност|радијације]]. На пример, бетон од осиромашеног уранијума (''-{DUCRETE}-'') је „тешки” бетонски материјал где је [[шљунак]] замењен [[Агрегат за прављење бетона|агрегатом]] уранијум диоксида; овај материјал пролази испитивања како би могао бити коришћен за израду [[бачва|бачви]] за [[нуклеарни отпад|радиоактивни отпад]]. Бачве могу бити израђене од ''дуо<sub>2</sub>-[[челик|челичног]] керамала (кермета)'', композитног материјала направљеног од [[Агрегат за прављење бетона|агрегата]] уранијум диоксида који служи као заштита од радијације, [[графит]]а и/или [[силицијум карбид]]а који служи за апсорпцију и контролисање количине [[Јонизујуће зрачење|јонизујућег (неутронског) зрачења]], те од [[челик]]а као калупа чија висока [[топлотна проводљивост]] омогућава лако неутрализовање вишка топлоте.
 
Осиромашени уранијум диоксид се такође може користити и као [[катализаторкатализа]]тор, нпр. за деградацију лако испарљивих органских једињења у гасовитом стању, оксидацију [[метан]]а у [[метанол]], те уклањање [[сумпор]]а из [[петролеј]]а. Има високу ефикасност и дуготрајну стабилност уколико се користи за „уништавање” лако испарљивих органских једињења, у поређењу са комерцијалним катализаторима, као што су [[племенити металметали]]и, [[титанијум диоксид]] (-{TiO<sub>2</sub>}-) или [[кобалт оксид]] (-{Co<sub>3</sub>O<sub>4</sub>}-). На овом подручју се и даље врше многа испитивања, те се [[осиромашени уранијум]] фаворизује као важна компонента уранијума, због његове мале [[радиоактивност]]и.<ref>{{cite journal|author= Hutchings GJ|title= A Uranium-Oxide-Based Catalysts for the Destruction of Volatile Chloro-Organic compounds| journal= Nature|year= 1996|volume= 384|issue= 6607| pages= 341–343|doi= 10.1038/384341a0|last2= Heneghan|first2= Catherine S.|last3= Hudson|first3= Ian D.|last4= Taylor|first4= Stuart H. |bibcode = 1996Natur.384..341H }}</ref>
 
Коришћење уранијум диоксида као материјала за израду [[акумулатор]]а се такође истражује. Батерије би могле имати високу густину снаге и потенцијал од -{4,7 V}- по ћелији. Друга апликација која се истражује је употреба уранијум диоксида у фотоелектрохемијским ћелијама за производњу [[водоник]]а уз помоћ [[соларна енергија|соларне енергије]] где би се -{UO<sub>2</sub>}- користио као [[фотоанода]]. Пре тога, уранијум диоксид се користио и као топлотни проводник за ограничавање протока струје (''-{URDOX}-'' отпорник), што је и прва његова употреба са својствима [[полупроводник]]а.
 
=== Полупроводничка својства ===
''Опсежна пукотина'' уранијум диоксида се може упоредити са оном [[силицијум]]а и [[галијум арсенид]]а, са скоро па оптималном ефикасношћу у односу на параболу ''опсежне пукотине'' апсорпције соларне радијације, што указује на могућу велику ефикасност [[соларна ћелија|соларних ћелија]] базираних на структури [[ШоткиŠotki диодаdioda|Шотки диоде]]; такође апсобира различите [[таласна дужина|таласне дужине]], укључујући [[Инфрацрвена светлост|инфрацрвену]], што још више повећава ефикасност. Његова унутрашња проводљивост на собној температури је отприлике иста као и она једнокристалног [[силицијум]]а.<ref>{{cite journal|author=An, Y.Q. ''et al.''|title=Ultrafast Hopping Dynamics of 5f Electrons in the Mott Insulator UO(2) Studied by Femtosecond Pump-Probe Spectroscopy|journal=Phys. Rev. Lett.|year=2011|volume=107|issue=20|pages=207402|doi=10.1103/PhysRevLett.106.207402|bibcode = 2011PhRvL.106t7402A|pmid=22181773 }}</ref>
 
[[Диелектрична константа]] уранијум диоксида је око 22, што је скоро па дупло веће од [[силицијум]]ове (11,2) или [[галијум арсенид]]ове (14,1) константе. Ово значи предност за -{Si}- и -{GaAs}- у конструкцији [[интегрисано коло|интегрисаних кола]], јер може омогућити високу густину интеграције са високим „пробојним” напонима и ниском подложношћу распадима код [[тунел ефекат]]а при примени [[технологија комплементарног метал-оксид-полупроводника|технологије комплементарног метал-оксид-полупроводника]].
Ред 103:
Коефицијент термоелектричне снаге уранијум оксида на собној температури је око -{750 µV/K}-, што је много више од -{270 µV/K}- код [[талијум олово телурид]]а (-{Tl<sub>2</sub>SnTe<sub>5</sub>}-), [[талијум германијум телурид]]а (-{Tl<sub>2</sub>GeTe<sub>5</sub>}-) и [[бизмут]]-[[телур]] [[легура]], те других материјала који „обећавају” апликацију [[термоелектрични генератор|термоелектричног генератора снаге]] и [[Пелтијеров елеменат|Пелтијеровог елемента]].
 
Утицај [[радиоактивност]]и -{<sup>235</sup>U}- и -{<sup>238</sup>U}- на полупроводничка својства до данас није измерена. Мале брзине (стопе) распада ових [[изотоп]]а не би требале сврсисходно имати икакав утицај на [[соларна ћелија|соларне ћелије]] уранијум диоксида и термоелектричне уређаје, али би могле постати битан фактор код чипова [[VLSI|интегрисаних кола]]. Коришћење осиромашеног уранијум оксида је неопходно баш из овог разлога. „Хватање” [[алфа-распад|алфа честица]] емитованих током радиоактивности као што су атоми [[хелијум]]а у [[кристална решетка|кристалној решеци]] такође може изазвати постепене дугорочне промене у својствима.
 
[[Стехиометрија]] материјала драматично утиче на његова електрична својства. На пример, специфична електрична проводност -{UO<sub>1,994</sub>}- је ''ред величине'' мањи на вишим температурама од проводност -{UO<sub>2,001</sub>}-.
Ред 109:
Уранијум диоксид, као и триуранијум октаоксид (-{U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>}-), је [[керамика (материјал)|керамички материјал]] који је у стању поднети високе температуре (око -{2300&nbsp;°C}-, у поређењу са највишом температуром од -{200&nbsp;°C}- за силицијум или -{GaAs}-), што га чини погодним за апликације у термофотоволтаичним уређајима са радом на високим температурама.
 
Уранијум диоксид је такође отпоран на оштећења од стране [[радијацијарадиоактивност|радијације]], што га чини корисним за заштиту уређаја од високе радијације који се израђују за специјалну војску, те за [[аеронаутикаваздухопловство|аеронаутичке]] апликације.
 
[[Šotki dioda|Шотки диода]] [[жути колач|жутог колача]] (-{U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>}-) и [[Биполарни транзистор|-{PNP}- транзистор]] уранијум диоксида су успешно произведени у [[лабораторијa|лабораторији]].<ref>{{cite journal|last1=Meek|first1=Thomas T.|last2=Roedern|first2=B. von|title=Semiconductor devices fabricated from actinide oxides|journal=Vacuum|year=2008|volume=83|issue=1|pages=226–228|doi=10.1016/j.vacuum.2008.04.005 }}</ref>
 
== Токсичност ==
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/wiki/Уранијум-диоксид”