Urāns īsumā
Džeimss Sentdžons / Flickr / CC BY 2.0
Urāns ir ārkārtīgi smags metāls, taču tā vietā, lai nogrimtu Zemes kodolā, tas koncentrējas uz virsmas. Urāns ir atrodams gandrīz tikai Zemes kontinentālajā garozā, jo tā atomi neietilpst mantijas minerālu kristāliskajā struktūrā. Ģeoķīmiķi uzskata urānu par vienu no nesaderīgi elementi , konkrētāk, lielo jonu litofilā elementa jeb LILE grupas loceklis. Tās vidējais daudzums visā kontinentālajā garozā ir nedaudz mazāks par 3 daļām uz miljonu.
Urāns nekad nav sastopams kā tukšs metāls; drīzāk tas visbiežāk sastopams oksīdos kā minerāli uranīts (UOdivi) vai piķa maisījumu (daļēji oksidēts uranīts, ko parasti apzīmē kā U3O8). Šķīdumā, urāns pārvietojas molekulāros kompleksos ar karbonātu, sulfātu un hlorīdu, kamēr ķīmiskie apstākļi ir oksidējoši. Bet reducēšanas apstākļos urāns izkrīt no šķīduma kā oksīda minerāli. Šāda rīcība ir urāna meklēšanas atslēga. Urāna nogulsnes galvenokārt rodas divos ģeoloģiskos apstākļos, salīdzinoši vēsā nogulumieži un karsts granītā.
Urāna nogulsnes
Tā kā urāns pārvietojas šķīdumā oksidējošos apstākļos un izkrīt reducēšanas apstākļos, tam ir tendence uzkrāties vietās, kur nav skābekļa, piemēram, melnajos slānekļos un citos iežos, kas bagāti ar organiskām vielām. Ja oksidējošie šķidrumi pārvietojas, tie mobilizē urānu un koncentrē to kustīgā šķidruma priekšpusē. Slavenās Kolorādo plato urāna atradnes rullīša priekšpusē ir šāda veida, un tās datētas ar dažiem pēdējiem simtiem miljonu gadu. Urāna koncentrācija nav ļoti augsta, taču to ir viegli iegūt un apstrādāt.
Lielajām urāna atradnēm Saskačevanas ziemeļdaļā Kanādā arī ir nogulumiežu izcelsme, taču tām ir atšķirīgs daudz lielāka vecuma scenārijs. Tur senais kontinents bija dziļi erodēts agrīnā proterozoiskā laikmetā pirms aptuveni 2 miljardiem gadu, pēc tam to klāja dziļi nogulumiežu slāņi. The neatbilstība starp erodētajiem pagraba akmeņiem un pārklājošajiem nogulumiežu baseina iežiem ir vieta, kur ķīmiskā aktivitāte un šķidrums plūst koncentrētu urānu rūdas ķermeņos, sasniedzot 70 procentu tīrību. Kanādas Ģeoloģiskā asociācija ir publicējusi šo neatbilstību saistīto urāna atradņu rūpīgu izpēti ar pilnu informāciju par šo joprojām noslēpumaino procesu.
Aptuveni tajā pašā laikā ģeoloģiskās vēstures laikā nogulumu urāna atradne mūsdienu Āfrikā faktiski pieauga pietiekami koncentrēta, ka tā “aizdedzināja” dabisku kodolreaktoru, viens no skaistākajiem trikiem uz Zemes .
Granīta urāna atradnes
Lieliem granīta ķermeņiem sacietējot, urāna pēdas koncentrējas pēdējās atlikušajās šķidruma daļiņās. Īpaši seklā līmenī tie var saplīst un ar metālu saturošiem šķidrumiem iekļūt apkārtējos akmeņos, atstājot rūdas dzīslas. Vairākas tektoniskās aktivitātes epizodes var tos vēl vairāk koncentrēt, un viena no tām ir pasaulē lielākā urāna atradne, hematīta breccia komplekss pie Olimpiskā dambja Dienvidaustrālijā.
Labi urāna minerālu paraugi ir atrodami granīta sacietēšanas beigu stadijā — lielu kristālu dzīslas un neparasti minerāli, t.s. pegmatīti . Var atrasties uranīta kubiskie kristāli, piķa maisījuma melnās garozas un urāna-fosfāta minerālu plāksnes, piemēram, torbernīts (Cu(UO)divi)(PĒC4)divi·8–12HdiviO). Sudraba, vanādija un arsēna minerāli ir izplatīti arī vietās, kur atrodams urāns.
Pegmatīta urānu mūsdienās nav vērts iegūt, jo rūdas atradnes ir nelielas. Bet tieši tur atrodami labie minerālu paraugi.
Urāna radioaktivitāte ietekmē apkārtējos minerālus. Ja izmeklējat pegmatītu, šīs urāna pazīmes ir melns fluorīts, zils celestīts, dūmu kvarcs, zeltains berils un sarkani krāsoti laukšpats. Arī halcedons, kas satur urānu, intensīvi fluorescē ar dzelteni zaļu krāsu.
Urāns tirdzniecībā
Urāns tiek novērtēts ar milzīgo enerģijas saturu, ko var izmantot, lai radītu siltumu kodolreaktoros vai atbrīvotu kodolsprāgstvielās. Kodolieroču neizplatīšanas līgums un citi starptautiskie līgumi regulē urāna satiksmi, lai nodrošinātu, ka to izmanto tikai civiliem mērķiem. Pasaules tirdzniecība ar urānu sasniedz vairāk nekā 60 000 tonnu, un tas viss ir iekļauts starptautiskajos protokolos. Lielākie urāna ražotāji ir Kanāda, Austrālija un Kazahstāna.
Urāna cena ir svārstījusies līdz ar kodolenerģijas nozares veiksmi un dažādu valstu militārajām vajadzībām. Pēc Padomju Savienības sabrukuma lieli bagātinātā urāna krājumi tika atšķaidīti un pārdoti kā kodoldegviela saskaņā ar augsti bagātinātā urāna pirkuma līgumu, kas saglabāja zemas cenas 90. gados.
Tomēr no aptuveni 2005. gada cenas ir pieaugušas, un meklētāji pirmo reizi paaudzes laikā atkal ir pieejami šajā jomā. Un, ņemot vērā jaunu uzmanību kodolenerģijai kā nulles oglekļa enerģijas avotam globālās sasilšanas kontekstā, ir pienācis laiks atkal iepazīties ar urānu.