Урановая мануфактура

достигнуто, то влага из кристаллогидрата будет отнимать

тепло от металла, образование пара вызовет реакцию со

вспышкой и брызгами. UF4 • 2.5H2O не может быть

обезвожен на воздухе (он будет реагировать с

кислородом, окисляясь в оксиды урана), так что

необходимо использовать вакуумную систему.

Я использую 2,75 дюймовый штуцер, связанный длинной

1,4 дюймовой медной трубкой с двухступенчатым

вакуумным насосом. Некоторое количество UF4 • 2.5H2O

запечатывается герметично в камеру, запускается насос и

камера сильно нагревается на газовой плите. Процесс

вакуумирования можно контролировать при помощи

безэлектродной газоразрядной трубки, установленной на выходе насоса и возбуждаемой

катушкой Тесла. Если разряд серо-фиолетовый – значит вода вся испарилась. У меня на это ушло

почти 3 часа.

Смешивание и воспламенение заряда: Безводный UF4 охлаждают, извлекают из вакуумной

камеры и смешивают с гранулированным кальцием.

Я приготовил 67 г UF4, в плотно закрытой пластиковой бутылке и смешал его с 21 г кальция

( 25% стехиометрического избытка). Затем смесь поместил 100 мл тигель из MgO, заполняя его

на 2/3 полного объема. Порошок очень «пушистый» и заполнять трудно.

Короткий кусок магниевой ленты вставляется в центр заряда.

И, наконец, сверху насыпается смесь из 5г. измельченного йода и чуть большим количеством

кальция, чтобы помочь инициировать реакцию, а CaI2 снизит температуру плавления шлака.

Тигель помещается в банку из-под краски и засыпается вокруг оксидом магния.

Зажигается просто: поджигается кончик магниевой ленты. Вылетит много дыма и паров йода, хорошо подумайте, что вы будете с этим делать.

Через три часа тигель остывает достаточно, чтобы

извлечь шлак.

Посидев около трех часов, тигель был достаточно

прохладно, чтобы восстановить шлака. В этом

эксперименте структура шлака варьирует в зависимости

от глубины в тигле: вверху присутствует некоторое

количество рыхлого и зернистого материала, который

минимально радиоактивен, а на дне находится плотный

коричнево-черный шлак, который довольно

радиоактивен. Сам тигель в процессе реакции

разрушается.

Я сохранил черный шлак с нижней части и изучил его свойства:

 Плохая электропроводность

 Высокая радиоактивность – 150 KCPM на поверхности датчика ГМ.

 Огнеопасный. При поджигании порошка или скола начинают пробегать оранжевые искры

через всю массу вещества.

 При реакции с соляной кислотой выделяет водород.

 Не выделяет заметных количеств газа из уксуса.

Я измельчил шлак и попытался промыть его в ледяной уксусной кислоте, чтобы удалить

растворимые примеси оксида кальция, нитридов и йода, надеясь выделить чистый металлический

уран. Шлак в целом был очень устойчив к действию уксуса, но некоторые соли кальция видимо

всё же растворились, т.к. смешивание ацетона с декантатом уксуса привело к выпадению

характерного осадка. Конечно же, уксус не растворяет основной побочный продукт CaF2.

Выводы и резюме:

UF4(s) + 2Ca(s) → U(l) + 2CaF2(l)

Моё металлотермическое восстановление в 100 мл тигле действительно производит некоторое

количество металлического урана. Я делаю такой вывод, исходя из свойств полученного шлака: пирофорность, электропроводность, радиоактивность, растворение в соляной кислоте с

выделением водорода.

Вместе с тем, уран здесь прочно связан с твердым и химически неотделимым шлаком CaF2 и с

некоторыми другими примесями, которые вероятно, включают оксиды урана. Если провести эту

реакцию в большем масштабе, то можно получить более положительный результат – выделится

достаточное количество тепла, чтобы отделить расплавленный уран, который осядет на дно

сосуда, как у Дерби. Я считаю, что если у экспериментатора не получается выделить чистый

металл, то практическая цель и точка эксперимента не достигнута.

В будущем, вероятно, я изучу электролитический синтез металла. Shiokawa et al. (J. Alloys and

Compounds 255 (1997) p. 98-101). Но этот процесс уже не для «кухонной химии», т.к включает в

себя растворение продукта в ртутном катоде, который затем нужно выпарить, чтобы изолировать

чистый U.