URAN
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
H |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
He |
Li |
Be |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
C |
N |
O |
F |
Ne |
Na |
Mg |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Al |
Si |
P |
S |
Cl |
Ar |
K |
Ca |
Sc |
Ti |
V |
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
Ga |
Ge |
As |
Se |
Br |
Kr |
Rb |
Sr |
Y |
Zr |
Nb |
Mo |
Tc |
Ru |
Rh |
Pd |
Ag |
Cd |
In |
Sn |
Sb |
Te |
I |
Xe |
Cs |
Ba |
La |
Hf |
Ta |
W |
Re |
Os |
Ir |
Pt |
Au |
Hg |
Tl |
Pb |
Bi |
Po |
At |
Rn |
Fr |
Ra |
Ac |
Rf |
Bh |
Sg |
Hs |
Mt |
? |
? |
? |
? |
|
? |
|
? |
|
? |
|
|
|
Ce |
Pr |
Nd |
Pm |
Sm |
Eu |
Gd |
Tb |
Dy |
Ho |
Er |
Tm |
Yb |
Lu |
|
|
|
|
Th |
Pa |
U |
Np |
Pu |
Am |
Cm |
Bk |
Cf |
Es |
Fm |
Md |
No |
Lr |
|
U, atomnr. 92,
molvekt 238,0289 g, elektronkonfigurasjon (Rn)+5f3+6d1-7s2, smeltepunkt 1132
°C, kokepunkt 3818 °C, tetthet 19,05 g/cm3. Uran hører til gruppe 3
(3b) i det periodiske systemet (også kjent som 'de sjeldne
jord(arts)metallene'.) Det har (1981) 18 kjente isotoper og isomerer, alle
radioaktive. De betastabile (d.v.s. de som ikke avgir betastråler og altså
ville vært stabile hvis de hadde ligget i alfastabilitetsområdet på
nuklidekartet) er 230, 232, 233, 234, 235, 236 og 238. Av disse har alle de 5
siste halveringstider på over 100000 år, mens den første er bare på en knapp
måned og den andre ca. 70 år. Naturlig uran består for det meste av U 235 med
halveringstid 7,038x108 år og U 238 med 4,468x109.
HISTORIE
Himmelen var blå over Paris den formiddagen for hundre år siden. Februarsolen
varmet, og de tidligste vårblomstene hadde alt begynt å skyte knopper. Inne i
et dunkelt rom satt en mann av distingvert utseende, med ornamentalt fippskjegg
og bart og i en plettfri laboratoriefrakk. En måned tidligere hadde han
overvært en demonstrasjon i Académie des Sciences, hvor han hadde æren av å
være medlem. Det var hans kolleger Oudin og Barthélemy som hadde klart å
reprodusere det fenomenet som var beskrevet i en avhandling som hadde kommet ut
på en av årets første dager, og allerede var utropt som årets store sensasjon:
tyskeren Wilhelm Röntgens stråler som kunne trenge gjennom kjøtt og blod og
avbilde menneskekroppens indre deler.
Mannen het Henri
Becquerel, og han fikk inspirasjon til det forsøket han holdt på med nå da han
fikk rede på at røntgenstrålene ble dannet ved den fluorescerende flekken på
glassveggen i katodestrålerøret. Hans far, Alexandre-Edmond Becquerel, som var
fysiker som han selv, hadde undersøkt fluorescens frembrakt av vanlig lys, og
han hadde også selv arbeidet med dette fenomenet. Becquerel så her sin sjanse.
Verden hadde blitt trollbundet av "les rayons Roentgen." Hvis han
selv kunne fremvise gjennomtrengende stråler fra andre stoffer som fluorescerte
ville nyheten om "les rayons Becquerel" gå som en løpeild, trodde
han.
Han reiste seg, gikk
bort til vinduet og åpnet det. Den kjølige, men friske, solduftende
februarluften slo imot ham. Han tok opp det han hadde liggende på taket over
underetasjen der. En fotografisk plate, omviklet av flere lag svart, lystett
papir. Og på platen lå det noen krystaller av et stoff som han visste fluorescerte
i ultrafiolett lys, som han valgte å ta ut av himmelen - det var rikelig av det
i sollyset. Dette stoffet var et av mange fluorescerende stoffer han hadde
prøvd den siste måneden, uten hell. Han hadde begynt med de mest kjente, som
flusspatt, kalkspatt og apatitt, og nå hadde han arbeidet seg ned til et stoff
som få visste om og enda færre hadde noe bruk for, nemlig kalium-uranylsulfat,
K2(UO2)(SO4)2.2H2O. Som
de fleste vel gjetter, gikk Becquerel nå inn på mørkerommet, fremkalte sin
plate, så det han så, og fødte dermed et nytt århundre, en ny tidsalder.
Atomalderen.
Himmelen over Berlin var
like blå som den i Paris - kanskje blåere, for det var senere på året, foruten
at det var et annet år, mer enn hundre år før Becquerels år, nemlig 1789, den
store revolusjonens år, og året da Antoine Lavoisier revolusjonerte kjemien. I
et dunkelt rom i Spandaustrasse satt en mann av firskåren bygning og kraftige,
markerte ansiktstrekk. Pudderparykken hadde han hengt av seg, den sparsomme
belysningen glinset i det snauklipte mørke håret, for han var opptatt med
arbeid hvor slike ting bare var i veien. Foran seg hadde han en mineralprøve.
Den stammet fra Joachimsthal i Böhmen og det beksvarte, sterkt glinsende
mineralet gikk under navnet bekblende, for at man skulle kunne skille det fra
blende, en viktig sinkmalm som idag kalles sinkblende. Den tyske geologen og
mineralogen Abraham Gottlob Werner, også kalt geologiens far, hadde fastslått
at mineralet var forskjellig fra vanlig blende, og at det ikke kunne utvinnes
sink fra det. Han gjettet på at det inneholdt jern, og kalte det derfor
jern-bekerts, for å markere at det ikke var en blende, men avventet kjemikernes
videre analyse av mineralet.
Denne hadde nå mannen i det ikke altfor veldunstende rommet i Spandaustrasse
påtatt seg. Han var Martin Heinrich Klaproth, født 1. desember 1743 i
Wernigerode nær Halberstadt i Harz, et gammelt gruvedistrikt hvor malm har vært
utvunnet siden middelalderen. Han kom fra vanskelige kår. Da han var 8 år brant
familiens hjem og de mistet alt de eide. Uten nåla i veggen måtte familiens
medlemmer finansiere sin egen utdannelse som best de kunne. Lille Martin tjente
til sin ved å synge i kirkekoret. Etter et kort latinkurs fikk han som 16-åring
lærlingeplass ved apoteket i hjembyen, og dermed var kursen lagt. I 1770 ble
han assistent for den berømte kjemikeren Valentin Rose, mest kjent som
oppfinneren av Roses metall, en legering av tinn, bly og vismut som smelter
rundt kokepunktet for vann. Uheldigvis døde Rose kort etter, men Klaproth var
mann nok til å ta denne utfordringen på strak arm. Ikke bare utførte han selv
Roses plikter i laboratoriet uten plett og lyte, men tok seg også av hans to
sønner, hvorav den ene, Valentin d.y., ble en kvalifisert kjemiker selv og
avlet en lang rekke dyktige kjemikere og mineraloger. I 1779 kjøpte Klaproth
Flemming-laboratoriet i Spandaustrasse, hvor han nå satt og arbeidet. I løpet
av sin karriere bidro han meget sterkt til utviklingen av den analytiske kjemien,
han oppdaget hele fire grunnstoffer, beskrev oksydene av flere til da
uoppdagede, var den første som fant fosfor i apatitt, kalium i mineraler og
nikkel i meteoritter og bidro til flogistonteoriens endelikt ved å gi Lavoisier
sin klare støtte i dette spørsmålet. I 1810 ble han den første professor i kjemi
ved det nyopprettede universitetet i Berlin, 67 år gammel.
Klaproth oppløste litt
bekblende i salpetersyre, nøytraliserte med pottaske og fikk et gult bunnfall
som lot seg oppløse i et overskudd av pottaske. Dette var uvant oppførsel, og
han var overbevist om at han sto overfor den samme opplevelsen som Scheele
hadde hatt noen få år før. Erkjennelsen om at det var et metall i prøven som
hittil ikke var kjent. I motsetning til Scheele imidlertid, hadde Klaproth
Lavoisiers revolusjonerende avhandling 'Traite de chimie' trygt på plass og
nygjennomlest i laboratoriehyllene. I denne avhandlingen formulerer Lavoisier
den grunnstoffdefinisjonen som gjelder idag og lister opp en del substanser som
han mener er grunnstoffer. M.a.o. Klaproth visste at materialet han arbeidet
med var et nytt grunnstoff og han visste at han fritt kunne navngi det. Han var
den første virkelige grunnstoffoppdageren. Scheele hadde tatt navnet på
metallet sitt fra mineralet det var blitt funnet i. Klaproth brukte fantasien
og lot seg inspirere av en annen stor oppdagelse som var blitt gjort for ikke
mange årene siden. Oppdagelsen av at det fantes planeter som de gamle ikke
hadde kjent. I 1781 oppdaget William Herschel Uranus, den første planeten i
moderne tid. Det første grunnstoffet i kjemiens nye æra kalte Klaproth uranit.
Vi kaller det uran.
Uranos var i den greske
mytologi himmelguden. Av Kaos kom først Gaia, jorden, og Gaia fødte så Uranos.
Med regnet sitt gjorde Uranos sin mor jorden fruktsommelig, og hun ble mor til
titanene, kyklopene og hekatoncheirene, det første av den greske mytologiens
mange incesttilfeller. Men Uranos likte ikke barna han hadde fått på denne
måten, og bestemte seg for at han ikke ville ha noe med dem å gjøre - de fikk
værsågod holde seg nede på jorda. Gaia likte seg dårlig som eneforsørger av så
mange barn, og hun konspirerte med sin sønn Kronos, kornguden og den yngste av
titanene, for å ta makten fra Uranos. Hun forsynte Kronos med en sigd, og neste
gang Uranos kom for å gjøre henne enda mer fruktsommelig sprang Kronos fram og
kastrerte ham med sigden. Av blodsdråpene som falt på jorden kom furiene og
gigantene og fra kjønnsorganet som Kronos kastet i havet fødtes Afrodite.
Uranos erkjente nederlaget og overlot verdensherredømmet til Kronos og hans
hustru Rhea, men spådde at Kronos selv skulle bli styrtet av et av sine barn.
Dette skjedde også, og til tross for de mest nitide forholdsregler var det i
historisk tid Zevs og Hera som hersket over himmel og jord.
Herschels navn på den
nye planeten var velvalgt. Den største planeten fra oldtiden av var Zevs, eller
Jupiter som romerne kalte ham. Utenfor Zevs sirklet hans far Kronos, som kaltes
Saturn av romerne. Hva er mer naturlig enn at *hans* far skulle sirkle utenfor
ham igjen, som himmelguden, den ytterste av alle planeter? Afrodite,
kjærlighetsgudinnen, er forøvrig også en planet, som i vårt latinbefengte
univers er bedre kjent som Venus.
Som et av få
grunnstoffer har uran tilsynelatende vært kjent i antikken, iallfall som sitt
oksyd. Grønne biter fra en glassmosaikk som er funnet i Pompeii har åpenbart
med hensikt vært tilsatt over 1 % uranoksyd, og er altså mer enn 1900 år
gamle. Men de første hundre årene etter Klaproths oppdagelse levde uranet en
temmelig obskur tilværelse i menneskesamfunnet. Det fant ikke noen større
industriell utnyttelse slik som thorium i Auer-brennerne. Noe ble brukt til
farging av glass og man begynte også å ta saltene i bruk ved farging av tøy,
lær, tre, og toning av fotografier, men det var små volumer det dreide seg om,
og himmelmetallet hadde for de fleste av de få som visste om det i det hele
tatt noe fjernt og gåtefullt over seg.
Det tok også lang tid
før metallet ble fremstilt i ren form. Klaproth selv prøvde å redusere det gule
bunnfallet sitt med karbonisert linolje, slik Scheele hadde fått Hjelm til å
gjøre med molybden. Han fikk også et svart, hardt, metallglinsende stoff med
tetthet 6,44 g/cm3 som han resten av sitt liv trodde var
grunnstoffet, men det var i virkeligheten et oksyd. Berzelius mistenkte at
denne 'uranit'en ikke var ren, men mislyktes i å redusere det med kalium. Først
i 1841 klarte Eugéne Melchior Péligot å redusere kloridet med kalium ved å
opphete dem sammen i en platinadigel. Inntil Mendelejev satte seg ned med sitt
system i 1869 hadde alle gått ut fra at uranets atomvekt var 120, og at oksydet
var et monoksyd. Men Mendelejev kunne ikke få passet uranet inn i kromgruppen
som det viste slektskap med uten å anta at det var et dioksyd, og at atomvekten
var 240, den høyeste kjente til da. Mendelejevs gruppetilordning er siden blitt
frafalt, men det forhindrer ikke at han endelig ga uranet sin rettmessing
plass, sist i hans periodiske system, liksom Uranus også var den ytterste
planeten - da.
Og siden himmelen over Paris ikke alltid var blå var uranets historie ennå ikke
slutt med dette. Da Becquerel leverte inn sin avhandling om nok et tilfelle av
gjennomtrengende stråler ved fluorescens la han rimelig nok ikke sine
eksperimenter med uransalter helt til side. Uheldigvis skyet det over like
etter at han hadde lagt ut platene sine til solbestråling igjen, og det holdt
seg overskyet de neste tre dagene. Følgelig, siden han visste at han ikke ville
få noen ultrafiolette stråler ut av himmelen, la han platen og krystallene ned
i en skuff og konsentrerte seg om andre ting. Ingen vet nøyaktig hvorfor han ga
seg til å fremkalle de "ubrukte" platene etter de tre dagene nede i
den mørke skuffen. Kanskje var det "vitenskapelig intuisjon." Kanskje
var det en djevel som løp i ham. Uansett forandret det historien. Det han fant
var, etter ytterligere undersøkelser, at uran avga gjennomtrengende stråler
uansett ytre bestråling, uansett alle forandringer i kjemisk og fysisk miljø og
at strålingen ikke lot til å svekkes med tiden. Energien til strålene måtte
komme fra uranets indre og var en egenskap ved selve metallet.
Til Becquerels skuffelse
vakte hans stråler ikke samme oppsikt som Röntgens. Man kunne ikke bruke dem
til noe nyttig, slik som å undersøke syke legemsdeler uten å åpne kroppen, og
de ble raskt glemt.
D.v.s. med unntak for en
polsk innvandrer som studerte ved Sorbonne og trengte noe å skrive
doktoravhandling om, noe som helst ingen andre interesserte seg for, slik at
hun kunne arbeide i fred med det - Maria Sklodowska - Curie som gift. I 1898
fant hun i samarbeid med sin ektemann Pierre flere andre radioaktive
substanser, thorium som var kjent fra før, og de nye grunnstoffene polonium og
radium. I 1899 oppdaget André Debierne actinium. Deretter tok det bare av.
Snart eksisterte det en
horde slike stoffer som var radioaktive (slik de to Curiene kalte det).
Rutherford og Soddy studerte en radioaktiv utdunstning fra thorium som de fant
ut var en gass som kanskje var et nytt grunnstoff og kalte den emanasjon. Så
fant man ut at både radium og actinium avga slike emanasjoner. Gjennom studier
av emanasjonene og et radioaktivt belegg de la etter seg kom de til den
revolusjonerende konklusjon at radioaktiv stråling skyldtes
grunnstoffomvandlinger.
Under kartleggingen av
omvandlingsrekkene brukte man bokstavkoder med moderstoffets navn som
utgangspunkt. Snart hadde både thorium, radium og actinium et eget alfabet.
Uranets egen omvandlingsrekke ble sent kjent, bortsett fra at William Crookes
(en enda mer ornamental person enn Becquerel - bartevoks var et uunnværlig
remedium i de dager) tidlig fant uran X, som dannes ut av uranet selv. Under
jakten på radiums forfedre fant først Boltwood ionium, radiums far. Deretter
fant han ut at uran avga dobbelt så mange alfapartikler som det egentlig burde,
og antok at det fantes et uran II i tillegg til det vanlige. Fajans regnet
elektrokjemisk, og teoretiserte at uran II måtte stamme fra uran X, men gjennom
et mellomledd, som han døpte uran X2. Endelig knøt man det hele sammen ved å
postulere at ionium stammet fra uran II. Det var Soddy som ryddet opp i dette
flokete systemet etter spektralanalyser av ionium, hvor han fant at det hadde
samme spekter som thorium og altså måtte være samme grunnstoff, eller en isotop
av det, som han sa. Det viste seg at alle de hordevis med omvandlingsprodukter
som var funnet egentlig var isotoper av noen få, nye og gamle grunnstoffer.
Uran X var egentlig thorium 234, uran X2 protactinium 234 (og uran Z, som ble
funnet senere, protactinium 234m), uran II var uran 234 og ionium var thorium
230.
På samme måte som med
ionium fant Otto Hahn og Lise Meitner at protactinium (231) var forløperen til
actinium. Og årsaken til at Y mangler i uranalfabetet over er at de brukte Y'en
som betegnelse på mellomleddet mellom protactinium og det tredje uranet,
actinouran, eller uran 235. Uran Y er thorium 231.
Så var altså uranets
vei kartlagt, og grunnstoffet kunne legges tilbake i sin skuff og hvile der.
Noen glassverk, noen fargerier og noen fotografer fortsatte å bruke noen små
mengder til sine formål. Marie Curie viet et liv til bruken av radiums stråler
i medisinen mens kjemikere hist og pist fortsatte å bestemme smeltepunkter og
fordampningsvarmer for urans og andre obskure metallers salter.
Men heller ikke Berlin
hadde bare blå himler, og et mørke trakk seg over dem da verdens mektige nasjoner
skilte lag etter fredsslutningen i Versailles 11. november 1918. Og drøye 14 år
senere, den 30/1 1933, ble mørket tettere, da nasjonen som så mange folk før og
siden lot seg føre bak lyset av en gal mann som hadde det i kjevene. Men selv i
dette tette mørket arbeidet noen videre, noen fordi de måtte det, andre fordi
de ville det. En av dem var før nevnte Otto Hahn, nå direktør ved
Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie i Berlin-Dahlem. På denne tiden var de
fleste hullene i det periodiske system tettet. Bare 43, 61, 85 og 87 sto igjen.
Men dette var ikke de
eneste uutfylte plassene. Hva med det uendelige åpne rommet som kom etter nr.
92, altså uran? Her måtte det være ytterligere muligheter til å få navnet sitt
knyttet til nye grunnstoffer. Allerede i 1919 hadde Rutherford bombardert
nitrogen med alfapartikler og fått en oksygenisotop etter likningen 14N
+ 4He -> 1H + 17O. I 1932 beviste J.
Chadwick nøytronets eksistens, som var spådd av Rutherford, etter å ha
observert reaksjonen 9Be + 4He -> 12C + 1n.
Og i 1934 rapporterte Marie Curies datter Iréne og hennes ektemann Fréderic
Joliot-Curie at de hadde fremstilt den første kunstige radioaktiviteten etter
reaksjonen 27Al + 4He -> 1n + 30P.
Fosforisotopen 30 går med en halveringstid på 2,5 minutter over til det stabile
silisium 30 ved å sende ut positroner.
Alle produktene ved
disse reaksjonene, både oksygen, karbon og fosfor, hadde høyere atomnummer enn
utgangsstoffene, og dermed ante Hahn (blant andre) at det også var mulig å
plusse på uranets 92 med noen enheter. Men ladde partikler som alfa'ene kommer
ikke inn i tunge kjerner med høy ladning hvis de ikke akselereres mer enn Hahn
hadde redskaper til. Derimot hadde man nå mulighet til å fremskaffe nøytroner,
og lage nøytronrike kjerner som økte atomnummeret ved betapartikkelutsendelse,
slik det skjedde i mange naturlige radioaktive prosesser. Så i 1935 gikk Hahn i
samarbeid med fysikeren Fritz Strassmann i gang med å bombardere uran med
nøytroner. Den forrige fysikeren hans, Lise Meitner, hadde han måttet erstatte
fordi hun var jøde. Men det varte og rakk uten at man fikk noen resultater. De
klarte å finne et uran 239 med 23-minutters halveringstid, men ikke noe
grunnstoff 93 som liknet rhenium, slik de ventet. Derimot oppsto det en hel del
andre aktiviteter i prøvene.
En spesielt mørk og
dyster natt i november 1938 slukket Hahn lyset i laboratoriet, låste og bega
seg hjem. Han var urolig. Flere ganger hørte han singling i krystall som fikk
ham til å se seg tilbake over skulderen. Ergerlig nok hadde de kjemiske analysene
av de nøytronbestrålte prøvene vist resultater som egentlig skulle vært
umulige. Uansett hvor grundig uranprøvene hadde blitt renset på forhånd og
beskyttet mot forurensninger under forsøket viste tester gang på gang positivt
resultat ved sulfatfelling på barium! Et spesielt høyt brak av singlende glass
like ved fikk ham til å snu seg og banne innett ved synet av disse
karnevalskledde pøblene som var i arbeid ved et butikkvindu. Hahn skyndte seg
hjem. Mørket var tungt og klamt og lyden av knust sivilisasjon gikk ham
oppetter ryggraden.
Tidligere på året hadde
hans forrige fysiker Lise Meitner, som han fortsatt korresponderte med, flyktet
til Sverige, der hun innledet et samarbeid med sin nevø O.R.Frisch. Trygt på
plass under Stockholms lyse, nordiske himmel gjennomgikk de Hahns forsøksrekke
og utarbeidet det teoretiske grunnlaget for et fenomen som kunne forklare den
uavlatelige bariumproduksjonen. Nemlig at uranatomet ble delt i to omtrent like
deler. Konsekvensene av denne konklusjonen er idag kjent.
Mye energi ble frigjort
ved utsendelse av smådeler som alfa- og betapartikler fra radioaktive stoffer.
Med skjelvende hender satte Lise Meitner to streker under svaret på
regnestykket som viste hvor mye energi som slapp løs når uranatomet delte seg
på midten. Dette regnestykket var også foranledningen til brevet som Albert
Einstein, Enrico Fermi og andre 30/11 1939 sendte til Franklin D. Roosevelt, og
som produserte penger. Penger som bygde verdens første uranmile for Fermi og
hans venner i Chicago i 1942. Penger som sendte Robert Oppenheimer og hans
venner ut for å plukke giftige manhattan-sopp ute i Arizonaørkenen.
Navnet uran stammer
altså fra himmelguden, Uranus på latin, gresk Ouranos, eldre uorsanos, fra
indoeuropeisk uer-, auer-, ur- 'vann, regn, våt.' Derfra kommer også f.eks.
germansk ura- og norrønt úr 'yr' til moderne norsk yr. Også uvær kan ha samme
opprinnelse gjennom norrønt úrvedr. Fra indoeuropeisk ur- gjennom latin urina
'urin' har vi urin. På flere indiske språk betyr uran eller urana himmel, men
dette kan være lånt fra gresk.
GEOLOGI
Uran utgjør 0,0003 % av den faste, øvre jordskorpen. Det ligger på en 54. plass
i listen over de mest utbredte grunnstoffene der, og på en 10. plass blant de
19 naturlige grunnstoffene i gruppe 3. Dessuten er det tre ganger så mye
thorium i verden som uran. Slik har det ikke alltid vært. Hvis en regner med at
solsystemet er 4,5 milliarder år gammelt, har det i begynnelsen vært nesten
nøyaktig dobbelt så mye uran 238 som det er idag, og 84 ganger så mye uran 235,
til sammen 2,6 ganger så mye uran som idag. Til sammenligning lar
thoriummengden seg utregne til på denne tiden å ha vært bare 1,25 ganger dagens
mengde. Men også mye av dette, kanskje nærmere halvparten, stammer fra uran
236, som med sin halveringstid 23,42 millioner år må ha eksistert i Jordens
barndom, men siden har gått over til thorium. Man kan således regne seg til at
det var ca. dobbelt så mye uran som thorium da solsystemets grunnstoffer sist
ble dannet, men regnestykket blir usikkert bl.a. fordi grunnstoffer som
plutonium og curium har isotoper som må ha eksistert i Jordens barndom, og
siden har gått over til h.h.v. thorium 232 og uran 235.
Naturlig uran idag har
bare to isotoper med selvstendig eksistens, 235 og 238. I tillegg eksisterer
det ganske mye 234, altså uran II, som er i radiogen likevekt med 238, d.v.s.
at en tilstand er nådd der det dannes like mye som det forsvinner.
Mengdeforholdene idag er: 234: 0,005 %, 235: 0,720 %, 238: 99,275 %. Men disse
tallene kan variere med så mye som 0,1 % av sine verdier, alt etter funnstedet.
I tillegg er det små mengder av andre isotoper som dannes ved naturlige
kjernereaksjoner: 233: 0,00000003 %, 236: 0,00000014 %, 239: 1x10-18
%, 240: 3x10-36 %.
Mange kosmologer regner
at det har gått 100 millioner år fra den siste grunnstoffdannelsen som har
innvirkning for oss til Jorda ble fortettet. Hvis det holder stikk, var
prosentene ved Jordas fødsel: 234: 0,004 %, 235: 23 %, 236: 3 %, 238: 74 %. Og
atomvakten på det tidspunktet var ca. 237,299.
Som de fleste litt
sjeldnere grunnstoffer opptrer uran vidt spredt som et sporelement i mange
bergarter og mineraler, og bare når magma har fått størkne langsomt på store
dyp eller overopphetet vann har ført med seg oppløste magmastoffer inn i
bergsprekker (hydrotermalganger) har egne uranmineraler skilt seg ut. Slike
mineraler inneholder ofte mange andre sjeldnere stoffer. De utgjør en slags
"berme" som magmaet "kvitter seg med" for å krystallisere
hovedmineralene renere. Uran er et tungt metall og mineralene er ofte tunge.
Likevel ser det ut til de ofte følger de lettere mineralene opp i jordskorpen,
for andelen av uran der er atskillig høyere enn i Jordens indre. Tross dette
regnes innholdet av uran og de andre naturlige radioaktivitetene (Th, K, Rb)
for å være hovedårsaken til Jordas indre varmeproduksjon. I en kg uran 238 blir
hvert år ca. 400 billioner atomer omdannet ved vanlig radioaktiv nedbrytning.
Noen få av disse, men likevel så mange som 10 millioner hvert år spaltes
spontant. Det er nøytroner fra slik spalting som har hovedansvaret for at det
finnes små spor av visse grunnstoffer som egentlig ikke skulle finnes i naturen
p.g.a. sin korte halveringstid, slik som neptunium, plutonium, technetium og
promethium.
Uranets egne primære
mineraler er oftest oksyder eller dobbeltoksyder med titan, niob og tantal, men
det forekommer også hyppig sammen med de andre sjeldne jordmetallene i deres
mineraler og følger oftere ytterittene enn cerittene. Uranmineraler forvitrer
lett når de kommer til overflaten, og danner sekundære mineraler som også
inngår i mange sedimentære bergarter, og der gjerne er utkrystallisert fra
vannløsning. Alunskiferen i Osloområdet er en svakt metamorfosert
sedimentærbergart som inneholder opptil 0,0017 % uran og kan innebære
strålefare for de som bor oppå den. De sekundære uranmineralene er oftest
komplekse uranylsalter med større eller mindre vanninnhold.
Kobber og særlig kalsium
ser ut til å ha en affinitet til uran og forekommer ofte som ekstra kation i
disse mineralene. De hyppigste anionene er fosfat, arsenat, karbonat og
vanadat.
Usedvanlig mange
uranmineraler er kjent, hele 150 i 1981, noe som har sammenheng med alt
arbeidet som er gjort for å finne drivverdige forekomster, men også med den
store mengden av forskjellige forvitringsprodukter som finnes. Bortsett fra
oksygen og hydrogen er de vanligste tilsetningene kalsium med 49, bly med 26,
fosfor med 23, arsen med 19, karbon med 16 og natrium, vanadium, kobber,
yttrium og barium med 13. Hydrotermalganger utgjør de reneste uranforekomstene,
men ikke de økonomisk viktigste. Det meste av det uranet som brytes idag kommer
fra sedimenter. I sandstein og fosfatleier hvor uran er utskilt fra vann og i
gamle konglomerater hvor stykker av primære uranmineraler har unngått kjemisk
forvitring fordi atmosfæren ennå ikke inneholdt oksygen. Som i den svarte,
kullrike alunskiferen har uran en sterk tendens til å henge seg etter organisk
materiale i sedimenter, og er der ofte redusert fra seks- til fireverdig av
hydrogenet i de organiske forbindelsene. Fossiler og forsteinede trestammer
inneholder gjerne mye uran, og forekomsten av forsteinet tre er gjerne en
indikasjon på at sanden i området er drivverdig på uran. Uran som brytes i
gullgruvene i Sørafrika forekommer som tucholitt, en finkornet dispersjon av urandioksydpartikler
i en polymerisert hydrokarbonmasse. Det er ikke mulig å gi noen komplett liste
over uranmineraler som utvinnes, p.g.a. de mange forskjellige
forvitringsmineralene i sedimentene, men de viktigste er: uraninitt og
bekblende, UO2 til U3O8, euxenitt/polykras,
(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6 fergusonitt,
(Y,Ce,U,Fe)(Nb,Ta,Ti)O4, samarskitt, (Y,Ce,U,Ca,Pb)(Nb,Ta,Ti,Sn)2O6,
pyroklor/mikrolitt, (Na,Ca,U)2(Ta,Nb,Ti)2O6(O,OH,F),
daviditt, (Fe,Ce,U,Y,Ca)6(Ti,Fe,V,Cr)15(O,OH)36,
branneritt, (U,Ca,Fe,Th,Y)(Ti,Fe)2O6, carnotitt, K2(UO2)2(VO4)2.3H2O,
autunitt, Ca(UO2)2(PO4)2.8-12H2O,
tjujamunitt, Ca(UO2)2(VO4)2.4-10H2O,
uranofan, Ca(UO2)2Si2O7.6H2O,
torbernitt, Cu(UO2)2(PO4)2.8-12H2O,
coffinitt, U(SiO4)1-x(OH)4x og thucholitt. De
viktigste produsentlandene er Canada, Sørafrika, USA, Australia og Frankrike.
Alunskiferen i Osloområdet regnes ikke idag for drivverdig.
KJEMI
Uran er et sølvhvitt og ganske mykt og smibart metall som kan poleres til en
høy glans. Det later til å være svakt paramagnetisk og er en forholdsvis dårlig
elektrisk leder, omtrent som jern. Det eksisterer i tre allotrope
krystallformer. Ved romtemperatur er det rombiske alfa-uran det stabile. Dette
går over til det tetragonale beta-uran ved 667 °C, den hardeste og sprøeste av
formene, og videre til det nokså bløte gamma-uran som krystalliserer kubisk
romsentrert ved 772 °C. Som de andre grunnstoffene i sin gruppe er uranet et
uedelt, reaktivt metall som lett forbinder seg både med metaller og
ikkemetaller. I luft vil det allerede ved romtemperatur dekkes av et matt,
grått oksydlag. Ved oppvarming går oksydasjonen videre og ved 700 grader
brenner uranet til oksyd U3O8. Uranpulver er grått til
svart og utsatt for selvantennelse i luft. Også med hydrogen, halogener,
nitrogen og svovel reagerer uran lett. Det reagerer langsomt med kaldt vann,
raskere med varmt, under hydrogenutvikling. Uran løses lett i fortynnet
saltsyre, men bare langsomt i salpetersyre og svovelsyre hvis metallet er
kompakt. Det angripes ikke av alkalier.
I likhet med molybden og
wolfram har uran +6 som det mest stabile oksydasjonstallet. Derfor ble det også
satt i gruppe med disse metallene tidligere. Årsaken er at de tre
5f-elektronene ligger mer åpent til for interaksjoner enn 4f-elektronene til
det ovenforliggende neodym. Dermed kan de sammen med urans ene 6d-elektron
spille lignende rolle som d-elektronene til kromgruppens grunnstoffer.
Likhetene mellom urans
og kromgruppens kjemi er åpenbare. Det finnesmange forbindelser med
uranylionet, UO22+, som tilsvarer kromyl, CrO22+.
Det er også mulig å lage uranater, f.eks. natriumuranat, Na2UO4,
tilsvarende Na2CrO4, Na2MoO4 og Na2WO4
og diuranater som Na2U2O7, tilsvarende f.eks.
Na2Cr2O7. Ganske tilsvarende som i kromgruppen
er også de andre oksydasjonstallene +4, +3, +5 og +2, med de førstnevnte som de
mest stabile, og alle oksydasjonstrinnene har sterke farger. Men forskjellene
er også klare. kromgruppegrunnstoffene er harde, korrosjonsbestandige og har
høye smeltepunkter. Uran er nærmest den rake motsetningen i dette henseendet.
Og uranatene er mer dobbeltoksyder enn egentlige salter. Selv med
alkalimetallene er de tungtløselige og lite ioniske, med unntak for
litiumsaltet Li6UO6.
Uranoksydene har også få
sure egenskaper, og mest utpreget basiske. Urans oksygenforbindelser har som
oksydene av flere andre grunnstoffer som opptrer med mange forskjellige
oksydasjonstall lett for å vise avvik fra formelstøkiometrien. Uranylionet er
sterkt tilbøyelig til å danne løselige komplekser med et overskudd av anioner
som karbonat-, sulfat- eller oksalationer, f.eks. uranyltrikarbonat: (UO2)(CO3)34-.
I vandig løsning er bare
oksydasjonstallene +6, og +4 stabile. +5 og +3 reagerer med vannet, og
forbindelser med oksydasjonstall +5 kan ikke krystalliseres fra vannløsning.
Uran(III)ionene spalter vann under frigjøring av hydrogen: 2 U3+ + 2
H2O -> 2 U4+ + 2 OH- + H2, mens
uranyl(V)ionene disproporsjonerer til uran(IV) og uranyl(VI): 2 UO2+
+ 2 H2O -> U4+ + UO22+ + 4 OH-.
I sur løsning med pH rundt 2 går denne reaksjonen nokså sakte. Uran(IV) er
bestandig overfor vann, men oksyderes langsomt av luft i vannløsning. Som
thoriumionet hydrolyserer også uran(IV) sterkt i vann, og kan binde alt fra 0
til 5 hydroksylioner i løsning. Uran(II) er kjent bare fra noen få faste, halvmetalliske
forbindelser som UO og US, og uran(II)ioner er ukjente i vannløsning.
Som mineralene har
uranforbindelsene ofte vakre farger. Uranylionet har sterk kovalent binding
mellom uran og oksygen som danner gode fargesentre i gult, ofte grønnlig eller
rødlig. Det samme gjelder uranatene. Bare i heksafluoridet har ionet en
edelgasstruktur og er derfor fargeløst. De fireverdige forbindelsene er til
vanlig grønne, mens de treverdige er vinrøde til brune, alle i dype, sterke
toner.
Uran danner legeringer,
intermetalliske forbindelser og andre binære forbindelser med de fleste
grunnstoffer øst for gruppe 3 i det periodiske systemet, samt med beryllium.
Det danner også et trihydrid, UH3, med metallisk karakter, som
egentlig er en løsning av hydrogen i uran. I alle sine oksydasjonstrinn danner
uran en mengde forskjellige forbindekser med diverse organiske stoffer.
Analyse:
Skal man finne uran i en
prøve er det jo en ting som opplagt skiller det ut fra de fleste andre
materialer. Avgir prøven ikke registrerbar stråling inneholder den definitivt
ikke uran. En annen indikasjon er mange (men ikke alle) uransalters evne til å
fluorescere gulgrønt ved ultrafiolett bestråling. Oppløser man prøven i
svovelsyre og tilsetter et overskudd av lut til løsningen fås bunnfall av uranylhydroksyd
eller uranater med gul farge hvis prøven inneholdt uran.
Syntese:
Mange uranmineraler er
lette å få tak i i Norge, f.eks. alunskiferen i Osloområdet eller mineraler fra
noen av de mange pegmatittleiene som finnes mange steder. Men få av disse
inneholder uran i noen betydelig mengde. Hvis man ikke kan få tak i bekblende
eller et annet stoff som inneholder uran i høy konsentrasjon er en del
forarbeide nødvendig.
Knus prøven, bland den
med brunstein for å oksydere uranet til seksverdig og oppløs den i svovelsyre.
Den sure løsningen nøytraliseres ved å boble ammoniakk gjennom den, og uranet
felles så som ammoniumuranat. Men hold nøye kontroll med pH, for hvis løsningen
inneholder mye jern eller fosfat vil det falle ut når pH kommer opp til 3,5-4,2
og kan filtreres fra. Uranatet felles ut når pH er 6,5 til 8,0. Det filtreres
ut og omdannes til oksyd ved oppheting til 2-300 grader. Oksydet overføres til
tetrafluorid ved oppvarming med flussyredamp (forsiktig!) og fluoridet
reduseres ved å varme det opp med magnesium. Oksydet kan reduseres direkte
også, men fluoridet krever langt mindre oppvarming. Oksydet vil vanligvis ha
oksydasjonstall godt over +4, og må reduseres til dioksyd ved oppvarming med
hydrogen før det kan overføres fullstendig til tetrafluorid.
Skal du lage atombomber
av uranet ditt, må det anrikes, d.v.s. noe eller alt sammen av det
ikke-spaltbare uran 238 må fjernes fra isotopblandingen. Det er flere måter å
gjøre dette på. Du kan varme opp tetrafluoridet med fluor og få heksafluorid. Heksafluoridet
er et flyktig stoff som diffunderer lettere gjennom en serie av finporede
filtre hvis uranisotopen er lettere. Et annet middel som har vært mye brukt er
et massespektrometer, hvor ioniserte uranholdige molekyler akselereres i et
magnetfelt. De lettere isotopene avbøyes da mer enn de tyngre.
Demonstrasjonsforsøk:
Hvis det er å få tak i
kan det vises fram forskj. uranforbindelser med forskjellig farge og
oksydasjonstall. Vis gjerne fram uranglass også.
Vis uranylnitratets
triboluminescens hvis sådant foreligger.
Som prøve på
radioaktiviteten kan Becquerels klassiske forsøk brukes. Ta et ark fotografisk
kopipapir og pakk det inn i lystett papir, f.eks. emballasjen det er kommet i.
Legg en uranforbindelse oppå i begynnelsen av timen og gjør klar bad med
fremkallervæske og fiksermiddel (sistnevnte kan jo droppes hvis det ikke er
spesiell interesse for å ta vare på eksponeringene.) I slutten av timen tas
papiret ut og fremkalles i mørkerommet. En skoletime kan være litt knapt, men
det burde bli resultater. Curie'ene brukte elektroskop for å registrere
stråling, riktignok et noe mer avansert et enn det vanlige
gullbladelektroskopet. Men dette kan også brukes. Hvis uranprøven holdes mellom
et ladd elektroskop og en gjenstand av motsatt ladning, vil elektroskopet sakte
utlades fordi den ioniserende strålingen gjør luften ledende.
Noen viktige
uranforbindelser:
Uran(IV)oksyd. Brunsvarte, rombiske eller kubiske
krystaller. Tetthet 10,96 g/cm3, sm.p. 2878 °C. Uløselig i vann.
Løses langsomt i syrer under dannelse av fireverdige uransalter. Oksydet kan
variere i sammensetning mellom 1,9 til 2,25 oksygenatomer pr. uran, alt etter
temperatur og partialtrykk av oksygen i omgivelsene.
Urantetrafluorid. Grønne nålformede krystaller.
Tetthet 6,70 g/cm3. Sm.p. 960 °C. Meget tungt løselig i vann.
Uløselig i Svake syrer og baser. Løselig i sterke syrer og baser.
Uranheksafluorid. Fargeløse krystaller som klumper
seg i fuktig luft. Tetthet 5,060 g/cm3. Sublimerer ved 56,54 °C.
Dekomponerer i vann, alkohol og eter. Løselig i karbontetraklorid og kloroform.
Uløselig i karbondisulfid. Et reaktivt stoff som har like stor evne til å avgi
fluoratomer som fluorgass har selv.
Uranylnitrat. Sitrongule krystaller som klumper seg
i fuktig luft. Tetthet 2,807 g/cm3. Sm.p. 60,2 °C. Kok.p. 118 °C.
Lettløselig i vann, alkohol, eter, eddiksyre, aceton, alkalier. Uranylnitrat
fluorescerer gulgrønt ved bestråling i ultrafiolett. Pulverisert uranylnitrat
viser lysfenomener ved gnidning (triboluminescens).
BIOLOGI
Det er ikke kjent at uran spiller noen rolle i det naturlige stoffskiftet hos
noen dyre- eller plantearter. Alle uranforbindelser er meget giftige og
fremkaller nyre- og leverskader. Også p.g.a. radioaktiviteten må man være
forsiktig, spesielt med uranmineraler og gamle uranpreparater som inneholder
mye aktive datterprodukter. Uran som er utsatt for fisjon innebærer stor
helsefare p.g.a. fisjonsproduktene og må derfor holdes borte fra naturens
kretsløp så lenge de er aktive. Disse fisjonsproduktene fordeler seg over et
stort område av det periodiske system med topper rundt massetall 95 og 138.
Strontium 90 er den farligste, den opptas lett og går inn i benbygningen i
stedet for kalsium. Utskillingen er meget langsom og benmargsskader kan gi
alvorlige problemer. Jod 131 og cesium 137 tas også opp lett og kan gi skader i
skjoldbruskkjertelen og (for Cs 137) i lever, milt og muskelvevet. Disse
skilles ut noe raskere. Sr 90 og Cs 137 har begge halveringstider på rundt 30
år og bruker flere hundre år på å forsvinne fullstendig. Jodisotopen blir borte
på noen måneder, men har desto høyere aktivitetsnivå. Ved atomkriger og
kjernekraftulykker er jod- og kalsiumtabletter uunnværlig fordi de senker
inntaket av de farlige nuklidene. Andre isotoper med noen farlighetsgrad er
nevnt under med halveringstid og mest utsatte organer:
As 78 1,5 time
fordøyelseskanalen, lungene.
Zr 95 64,0 dager -------------"--------------
Nb 95 34,97 dager -------------"--------------
Ru 106 368 dager -------------"--------------
Ba 140 12,75 dager, beinbygningen. Lett inntak. Sakte utskilling.
Ce 144 284,8 dager lungene, beinbygningen, leveren. Sakte utskilling.
Pm 147 2,62 år beinbygningen. Sakte utskilling.
Listen er ikke komplett.
UTNYTTELSE
Uranglass er glass som er tilsatt ammonium- eller natriumdiuranat, h.h.v. (NH4)2U2O7
og Na2U2O7. Alt etter mengden kan man få gule,
oransje, brune, grønne eller svarte farger. Også keramikkglasur kan farges på
denne måten. Ellers har uran fortsatt et begrenset bruk i fargeteknikk og i
fotografi, hvor uranylnitrat brukes som "uranforsterker" eller
tonbad. Måling av forholdet uran/bly eller uran 238/234 kan også benyttes til
aldersbestemmelse av mineraler.
Men det var oppdagelsen
av kjernespaltingen som satte alvorlig fart i uranutnyttelsen. Uran 235 har et
spaltningstverrsnitt på 583,54 barn. Barn er egentlig et arealmål, oppkalt
etter barn-door (d.v.s. låvedør), og utgjør en titrilliardtedels
kvadratmillimeter, omtrent like mye som tverrsnittet av en atomkjerne. Enheten
brukes til å angi sannsynligheten for at en bestemt reaksjon mellom et
prosjektil og en atomkjerne skal skje. Hvis det ikke eksisterte krefter mellom
kjernepartikler ville sannsynligheten for reaksjonen være lik sannsynligheten
for at prosjektilet skulle treffe innenfor arealet av kjernetverrsnittet.
Verdien som måles med barn er altså et "effektivt areal" beregnet
utfra modifikasjonen som kreftene mellom partiklene gir til sannsynlighetene.
Fisjonstverrsnittet til thorium 232 er 0,000039 barn (forkortes b),
protactinium 231 0,01 b, uran 233 531,1 b, neptunium 237 0,019 b, plutonium 238
16,5 b og plutonium 239 742,5 b.
Tversnittet for de samme
nuklidene til å oppta et nøytron uten å spaltes er til sammenligning h.h.v. 7,4
b, 210 b, 47,7 b, 169 b, 547 b og 268,8 b, mens uran 235 har 98,38 b. Men alle
disse tverrsnittene gjelder 'termiske' nøytroner, d.v.s. nøytroner som ikke har
mer bevegelsesenergi enn alminnelige temperaturbevegelser i molekyler. Hvis
energien er høyere vil sannsynligheten for reaksjonene minke fordi de har lett
for å rikosjettere fra kjernen.
Når en kjerne av uran
235 opptar et nøytron står den og vipper en stund som en støtt dråpe og lurer
på om den skal fortsette som uran 236 eller dele seg. Deler den seg, frigjøres
2-3 nye nøytroner, som i sin tur kan spalte nye urankjerner. Men de nye
nøytronene er hurtige og energirike - de har med seg sin del av den meitnerske
energien som er sluppet løs. Slike raske nøytroner kan ikke underholde
kjedereaksjoner i reaktorer hvor uranet foreligger som oksyd eller karbid og
gjerne med naturlig isotopsammensetning. Derfor trengs en moderator, f.eks.
grafitt, hvor nøytronene gjennom mange støt og rikosjetter får samme
bevegelsesenergi som karbonkjernene.
I rent, anriket uran
eller plutonium kan de hurtige nøytronene likevel være nok til at spaltingen
foregår eksplosivt, hvis uran- eller plutoniummegnden overstiger en viss,
kritisk masse. For rent, metallisk uran 235 regnes kritisk masse å være ca. 20
kg, d.v.s. en kubikkdesimeter. I en reaktor hvor reaksjonen *helst* skal foregå
litt mer kontrollert, har man som regel mye mer uran enn dette, men altså ofte
som oksyd eller karbid, uanriket, og delt opp i mindre celler. For ytterligere
kontroll brukes stoffer som har en sterk tendens til å absorbere termiske
nøytroner slik at nøytronfluksen kan minkes. Velegnet til dette er f.eks.
kadmium. Isotopen 113, som utgjør 12,22 % av naturlig kadmium har et
nøytroninnfangningstverrsnitt på hele 19910 b. Samarium og gadolinium har
større (Gd 157 hele 254000 b), men er dyrere. Bor med 3838 b ble brukt sammen
med kadmium i Fermis første prøvereaktor. Det er p.g.a. lavt tverrsnitt for
nøytroninnfangning at karbonet er velegnet som moderator. Det samme gjelder
tungtvann (oksydet av deuterium, den tyngre naturlige isotopen av hydrogen),
som er en mye brukt moderator. Vanlig vann går dårligere, for hydrogen 1 har et
tverrsnitt for slik innfangning på 0,332 b, mens hydrogen 2 (deuterium) bare
har 0,00053 b. Det var behovet for å hindre tyskerne i å utvikle atomkraft som
førte til den berømte aksjonen mot tungtvannanleggene på Rjukan under krigen.
Ellers må moderatoren bestå av så lette atomkjerner som mulig, da nøytronene
mister mye mer energi ved støt mot lette kjerner enn mot tyngre.
Reaktorer som arbeider
med høyanriket uran trenger ikke moderator. Nøytronene er da hurtige, og
reaktoren kalles også hurtigreaktor. Slike reaktorer er anvendelige til å
produsere plutonium av uran 238 eller uran 233 av thorium ved å plassere slike
materialer i nøytronfluksen. Reaktorer som brukes til dette kalles hurtige avlsreaktorer.
De produserer gjerne mer spaltbart materiale enn de forbruker, og er
uunnværlige for kjernevåpenindustrien.
I bomber utvikles
temperaturer på flere millioner grader og alt som finnes i nærhet av
detonasjonen fordampes. For å hindre at det samme skal skje i reaktorer trenger
man et system for transport av varme. Det er også denne varmetransporten som er
grunnlag for energiproduksjonen. Denne sirkulasjonen er et sårbart punkt for
konstruksjonen, og få anlegg unngår tallrike svikt i sin levetid. Derfor er
reservesystemer, helst flere, absolutt nødvendig.
Historiene om
gullrushene i 1849 og 94 sto ennå friskt i minnet i de amerikanske veststatene
da myndighetene etter krigen lettet litt på lokket for atomhemmelighetene og
sendte et nytt "rush" av store og små lykkesøkere ut med
geigertellere klikkende i hendene. Mens studentene ved Chicago-universitetet
fant seg andre steder å spille squash på og tisket og hvisket om hemmelige
saker som foregikk tente Enrico Fermi sin første atom-mile i det gamle squash-rommet
deres under tribunene på friidrettsarenaen 2. desember 1942. Robbie
Oppenheimers hjernekollegium i Los Alamos måtte vente lenger på sin suksess.
Til sin fortvilelse klarte de ikke å få istand en prøvesprenging før 16/7 1945,
d.v.s. over to måneder etter at krigen i Europa var slutt. Men heldigvis fantes
det en fiende til, som ennå ikke hadde gitt opp. De hadde tapt, men ikke
overgitt seg. Diplomati og forhandlingsfølere var i gang, men heldigvis lyktes
det å trenere dem så man kunne prøve det nye ødeleggelsesvåpenet på et levende
mål. Mange gode, nyttige og lærerike erfaringer ble gjort i Hiroshima 6/8 1945.
Atomkraft er et
alternativ til andre energikilder som siden Fermis første spede start har
spredd seg til en rekke land verden over. Den innebærer små inngrep i naturen
og slipper ikke ut drivhusgasser. Men avfallshåndteringen er et problem og
risikoen for ulykker som den i Tsjernobyl og for bevisste angrep som kan skje
f.eks. i krigssituasjoner er en fare som kan bli dens bane. Norge har to forskningsreaktorer,
en på Kjeller ved Lillestrøm og en i Halden. Der fremstilles ved
nøytronbestråling mange radioaktive isotoper som har tallrike kjemiske,
tekniske og medisinske anvendelser.
Kjeller-reaktoren ble
bygd i 1951 og har alltid hatt rent teknisk-vitenskapelig formål.
Halden-reaktoren ble opprinnelig bygd for å gjøre forstudier til
kraftproduksjon, men noen slik kom aldri igang i Norge, og reaktoren tjener
idag samme formål som den i Kjeller.
Nøytronaktiveringsanalyse
er en viktig gren av den analytiske kjemien som baserer seg på at i en prøve
som settes inn i nøytronfluksen i en reaktor opptar noen av atomene nøytroner
og blir radioaktive isotoper av det samme grunnstoffet. Med kunnskaper om de
enkelte nuklidenes karakteristiske gammabølgelengder, halveringstider og
tendens til å oppta nøytroner kan nøyaktige resultater fås uten å ødelegge
prøvematerialet. Detektorene er så følsomme at bare et fåtall atomer trenger å
aktiveres, og prøvene er helt ufarlige å håndtere etter analysen.
Tracerstudier baserer
seg på at en radioaktiv isotop oppfører seg kjemisk likt andre isotoper av det
samme grunnstoffet. Ved å tilsette et materiale en liten mengde av en
radioisotop kan man finne ut mye om stoffskiftet hos dyr og planter, gangen av
industrielle prosesser, slitasje av mekaniske komponenter, lekkasjer i
rørsystemer o.s.v. som det ville vært vanskelig eller umulig å få til ellers.
Hva hadde den kalde
krigen vært uten atombomben? Utallige forfattere av agent-fiction har tjent
sitt levebrød på atomhemmeligheter. Linus Pauling, nobelprisvinner i kjemi,
førte an et tog i gatene som marsjerte i skyggen av terrorbalansen og fordømte
bomben. Men de marsjerte i fred i sine land. Kanskje skyldes denne freden
skrekkeffekten av atomarsenalene. Kanskje skyldes det denne skrekkeffekten at
stormaktene flyttet sine konflikter ut i periferien og lot fattige bønder i
Korea, Vietnam, Etiopia og Afganistan lide for sine ambisjoner. Kanskje, hvis
vi ikke hadde hatt atombomben, ville vi fått en tredje verdenskrig 1955-60 som
ville befridd de østeuropeiske land for 30 års ekstra lidelser eller kastet oss
ut i en ny middelalder. Gudene i sine himler må vite.
I nyere tid har
militærvesenet i stater som produserer atomvåpen begynt å bruke depletert eller
utarmet uran (depleted uranium eller DU) som panserbrytende ammunisjon. Det
depleterte uranet er det som fjernes når man anriker uran på den spaltbare
235-isotopen. Det har den fordelen at det er svært tungt, nesten dobbelt så
tungt som bly, like tungt som gull, og mye billigere, og har derfor god
virkning på panser. Det er også meget svakt radioaktivt, og har ingen
strålingsmessige skadevirkninger. Uheldigvis tyder nye undersøkelser på at det
dannes uranstøv i slike mengder når man skyter med DU-ammunisjon at den
kjemiske giftvirkningen av uranet kan være livsfarlig for mannskapene.
Hovedkilder:
Prof.dr.phil. Haakon
Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.19)
Aamund Salveson "Kjemi" Universitetsforlaget 1967.
Gunnar Hägg "Allmän och oorganisk kemi" Almqvist & Wiksell,
Uppsala 1966.
J.H.Gittus "Uranium" Butterworths, London
1963.
Fritz Weigel i "The Chemistry of the Actinide Elements" Chapman &
Hall, London-New York 1986.
CRC Handbook of Chemistry anf Physics, 57th ed. 1976-77.
W.Seelmann-Eggebert, G.Pfennig, H.Münzel, H.Klewe-Nebenius "Karlsruher
Nuklidkarte," 5. Auflage 1981, Institut für Radiochemie,
Kernforschungszentrum Karlsruhe.
Michael Fleischer "Glossary of Mineral
Species" US Geological Survey 1975.
Alfred Romer
"Det Aktive Atomet" Cappelen 1963.
Mary Elvira Weeks "Discovery of the Elements"
Journal of Chemical Education, Easton, Pennsylvania, 1956.
:-) LEF