Uranium in een notendop

James St. John / Flickr / CC BY 2.0

Uranium is een extreem zwaar metaal, maar in plaats van weg te zinken in de kern van de aarde, concentreert het zich op het oppervlak. Uranium komt bijna uitsluitend voor in de continentale aardkorst, omdat de atomen niet passen in de kristalstructuur van de mineralen van de mantel. Geochemici beschouwen uranium als een van de onverenigbare elementen , meer specifiek een lid van het lithofiele element met grote ionen of de LILE-groep. De gemiddelde overvloed, over de hele continentale korst, is iets minder dan 3 delen per miljoen.

Uranium komt nooit voor als blank metaal; in plaats daarvan komt het meestal voor in oxiden als de mineralen uraninite (UO_twee) of pitchblende (gedeeltelijk geoxideerd uraninite, gewoonlijk gegeven als U₃O₈). in oplossing, uranium reist in moleculaire complexen met carbonaat, sulfaat en chloride zolang de chemische omstandigheden oxideren. Maar onder reducerende omstandigheden valt uranium uit de oplossing als oxidemineralen. Dit gedrag is de sleutel tot uraniumprospectie. Uraniumafzettingen komen voornamelijk voor in twee geologische omgevingen, een relatief koele in sedimentair gesteente en een hete in graniet.

Sedimentaire uraniumafzettingen

Omdat uranium in oplossing beweegt onder oxiderende omstandigheden en eruit valt onder reducerende omstandigheden, heeft het de neiging zich te verzamelen waar zuurstof afwezig is, zoals in zwarte leisteen en andere gesteenten die rijk zijn aan organisch materiaal. Als oxiderende vloeistoffen naar binnen komen, mobiliseren ze het uranium en concentreren ze het langs de voorkant van de bewegende vloeistof. De beroemde uraniumafzettingen op het Colorado-plateau zijn van dit type en dateren uit de laatste paar honderd miljoen jaar. De uraniumconcentraties zijn niet erg hoog, maar ze zijn gemakkelijk te ontginnen en te verwerken.

De grote uraniumafzettingen in het noorden van Saskatchewan, in Canada, zijn ook van sedimentaire oorsprong, maar met een ander scenario van veel hogere leeftijd. Daar werd een oud continent diep uitgehold tijdens het vroege Proterozoïcum, zo'n 2 miljard jaar geleden, en werd toen bedekt door diepe lagen sedimentair gesteente. De discordantie tussen de geërodeerde keldergesteenten en de bovenliggende sedimentaire bekkenrotsen is waar chemische activiteit en vloeistof geconcentreerd uranium in ertslichamen stroomt met een zuiverheid van 70 procent. De Geological Association of Canada heeft een grondige verkenning gepubliceerd van deze uraniumafzettingen die verband houden met niet-conformiteit, met volledige details van dit nog steeds mysterieuze proces.

Ongeveer op hetzelfde moment in de geologische geschiedenis groeide een sedimentair uraniumafzetting in het huidige Afrika zo geconcentreerd dat het een natuurlijke kernreactor 'aanstak', een van de leukste trucs van de aarde .

Granitische uraniumafzettingen

Terwijl grote granietmassa's stollen, worden de sporen van uranium geconcentreerd in de laatste restjes vloeistof. Vooral op ondiepe niveaus kunnen deze de omliggende rotsen breken en binnendringen met metaalhoudende vloeistoffen, waardoor ertsaders achterblijven. Meer afleveringen van tektonische activiteit kunnen deze verder concentreren, en 's werelds grootste uraniumafzetting is er een van, een hematiet-breccia-complex bij Olympic Dam in Zuid-Australië.

Goede exemplaren van uraniummineralen worden gevonden in de laatste fase van granietstolling - de aderen van grote kristallen en ongebruikelijke mineralen genaamd pegmatieten . Er kunnen kubische kristallen van uraninite, zwarte korsten van pekblende en platen van uraniumfosfaatmineralen zoals torberniet (Cu(UO_twee)(NA₄)_twee·8–12H_tweeO). Zilver-, vanadium- en arseenmineralen komen ook veel voor waar uranium wordt gevonden.

Pegmatiet-uraan is tegenwoordig niet de moeite waard om te ontginnen, omdat de ertsafzettingen klein zijn. Maar ze zijn waar de goede minerale exemplaren worden gevonden.

De radioactiviteit van uranium tast de mineralen eromheen aan. Als u een pegmatiet onderzoekt, zijn deze tekenen van uranium zwart fluoriet, blauwe celestiet, rookkwarts, gouden beryl en roodgekleurde veldspaat. Ook is chalcedoon dat uranium bevat intens fluorescerend met een geelgroene kleur.

Uranium in de handel

Uranium wordt geroemd om zijn enorme energie-inhoud, die kan worden aangewend om warmte op te wekken in kernreactoren of vrij te laten in nucleaire explosieven. Het Nucleaire Non-proliferatieverdrag en andere internationale overeenkomsten regelen de handel in uranium om ervoor te zorgen dat het alleen voor civiele doeleinden wordt gebruikt. De wereldhandel in uranium bedraagt ​​meer dan 60.000 ton, allemaal verantwoord volgens internationale protocollen. De grootste producenten van uranium zijn Canada, Australië en Kazachstan.

De prijs van uranium fluctueerde met het lot van de kernenergie-industrie en de militaire behoeften van verschillende landen. Na de ineenstorting van de Sovjet-Unie zijn grote voorraden verrijkt uranium verdund en verkocht als splijtstof in het kader van de koopovereenkomst voor hoogverrijkt uranium, die de prijzen in de jaren negentig laag hield.

Vanaf ongeveer 2005 zijn de prijzen echter gestegen en zijn er voor het eerst in een generatie weer goudzoekers in het veld. En met hernieuwde aandacht voor kernenergie als koolstofvrije energiebron in de context van de opwarming van de aarde, is het tijd om weer vertrouwd te raken met uranium.