수소화 우라늄

Uranium hydride
이 기사는 UH에 관한3 것이다.저온 분자 화합물에 대해서는 우라늄을 참조한다.IV) 수소화물
수소화 우라늄
이름
기타 이름
수소화[1] 우라늄(III)
삼수[2][3] 우라늄
하이포란성 수소화물
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
  • InChI=1S/U.3H ☒N
    키: XOTGRWARRKM-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • [UH3]
  • [H-][H-][H-] [U+3]
특성.
어
3
몰 질량 241.05273 g mol−1
외모 갈색을 띤 회색에서 갈색을 띤 검은색 화성 분말
밀도 10.95gcm−3
반응
구조.
큐빅, cP32
Pm3n, No.223
a = 664.3[4] pm
위험 요소
플래시 포인트 발열성
안전 데이터 시트(SDS) ibilabs.com
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

3수소화 우라늄이라고도3 불리는 수소화 우라늄은 무기 화합물이며 우라늄의 수소화물이다.

특성.

수소화우라늄은 매우 독성이 강한 갈색빛을 띤 회색에서 갈색빛을 띤 검은색 화성분말 또는 부서지기 쉬운 고체입니다.20°C에서 밀도는 10.95gcm로−3 우라늄(19.1gcm−3)보다 훨씬 낮다.금속 전도성을 가지며 염산에 약간 용해되며 질산에서 분해된다.

수소화 우라늄은 저온에서 얻는 α 형태와 형성 온도가 250°[5]C 이상일 때 성장하는 β 형태 등 두 가지 결정 변형이 존재한다.성장 후에는 상온 이하에서는 두 형태가 모두 전이 가능하지만,[3] α 형태는 100 °C로 가열하면 서서히 β 형태로 변환된다.α-와 β-UH는3 모두 180K 이하의 온도에서 강자성을 띤다.180K 이상에서는 상사성입니다.[6]

우라늄 금속의 생성

수소 가스 반응

우라늄 금속이 수소에 노출되면 수소가 부서진다.수소는 금속을 통해 확산되며 입자 경계에 걸쳐 부서지기 쉬운 수소화물 네트워크를 형성합니다.진공에서 [7]소둔함으로써 수소를 제거하고 연성을 갱신할 수 있다.

250~300°C(482~572°F)로 가열된 우라늄 금속은 수소와 반응하여 수소화 우라늄을 형성한다.약 500°C로 더 가열하면 수소가 가역적으로 제거됩니다.이러한 성질을 통해 수소화 우라늄은 다양한 탄화 우라늄, 질화 우라늄, 할로겐화 우라늄 [5]화합물과 함께 반응성 우라늄 분말을 생성하기 위한 출발 재료가 됩니다.가역 반응은 다음과 [2]같이 진행됩니다.

2 U + 32 H † 2 UH3

수소화 우라늄은 수소화합물이 아니기 때문에 수소화물 생성 시 금속이 팽창합니다.격자에서 각 우라늄 원자는 6개의 다른 우라늄 원자와 12개의 수소 원자로 둘러싸여 있습니다. 각 수소 원자는 [8]격자에 큰 사면체 구멍을 차지하고 있습니다.수소화 우라늄의 수소 밀도는 액체 물이나 액체 [9]수소와 거의 같다.수소 원자를 통한 U-H-U 결합이 구조 [10]안에 존재한다.

물 반응

수소화 우라늄은 우라늄 금속(예: 부식된 피복이 있는 마그녹스 연료)이 물에 노출될 때 형성된다. 반응은 다음과 같이 진행된다.

7 U + 62 HO → 3 UO2 + 4 UH3

그 결과 발생하는 수소화 우라늄은 발화성이며, 금속(예: 손상된 연료봉)이 나중에 공기에 노출되면 과도한 열이 발생하여 벌크 우라늄 금속 자체가 [11]발화할 수 있다.수소화물 오염 우라늄은 98% 헬륨과 2% [12]산소의 가스 혼합물에 노출됨으로써 부동화 될 수 있다.우라늄 금속의 응축된 습기는 수소와 수소화 우라늄의 형성을 촉진합니다.[13]산소가 없으면 발화성 표면이 형성될 수 있습니다.이는 사용후 핵연료의 수중 저장에 문제를 제기한다.수소화물 입자의 크기와 분포에 따라 공기에 [14]대한 무한 길이 노출 후 자가 점화가 발생할 수 있습니다.그러한 노출은 방사성 폐기물 [15]보관고에서 연료 파편의 자가 발화의 위험을 야기한다.

증기에 노출된 우라늄 금속은 수소화 우라늄과 [8]이산화 우라늄의 혼합물을 생성한다.

물에 노출된 수소화 우라늄은 수소를 진화시킨다.강한 산화제와 접촉하면 화재 및 폭발을 일으킬 수 있습니다.할로겐화탄소와의 접촉은 격렬한 [16]반응을 일으킬 수 있다.

기타 화학반응

폴리스티렌 함침수소화우라늄 분말은 비발열성으로 압착이 가능하지만 수소-탄소비가 좋지 않다.대신 [17]수소화 폴리스티렌이 1944년에 도입되었다.

중수소화우라늄은 일부 유형의 중성자 개시기 설계에 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다.

약 5% 우라늄-235로 농축된 우라늄 수소화물은 수소 감속 자가 조절 원자력 발전 모듈의 복합 핵 연료/중성자 감속재로 제안된다.상기 특허출원에 따르면 해당 원자로 설계는 충분한 온도와 압력의 수소가스가 노심(과립형 우라늄 금속으로 구성됨)에 유입되어 우라늄 금속과 반응하여 수소화우라늄을 [18]생성하면 동력을 생성하기 시작한다.수소화 우라늄은 핵연료이자 중성자 감속재이다. 다른 중성자 감속기와 마찬가지로 핵분열 반응이 일어나도록 충분히 중성자를 느리게 한다. 수소화 우라늄-235 원자도 핵연료 역할을 한다.핵반응이 시작되면 수소화우라늄의 화학적 특성으로 인해 화학적으로 분해되어 수소 가스와 우라늄 금속으로 변하는 특정 온도(약 800°C)에 도달할 때까지 핵반응이 계속된다.수소화 우라늄의 화학적 분해로 인한 중성자 감속 손실은 결과적으로 반응을 느리게 하고 결국 중단시킨다.온도가 허용 가능한 수준으로 돌아오면 수소는 다시 우라늄 금속과 결합해 수소화 우라늄을 형성하고 감속도를 회복하며 핵반응을 [18]다시 시작할 것이다.

수소화 우라늄과 지르코늄의 조합인 수소화 우라늄 지르코늄(UZRH)II) 수소화물은 TRIGA급 원자로에서 연료/변조기로 사용된다.

디보란으로 가열하면 수소화 우라늄은 [19]붕화 우라늄을 생성한다.브롬을 300 °C에서 사용하는 경우)IV) 브롬화물을 제조한다.250 °C의 염소, 우라늄(IV) 염화물이 생성된다.플루오르화수소는 20 °C에서 우라늄을 생성한다.IV) 플루오르화물.염화수소는 300°C에서 염화우라늄(II)을 생성한다.브롬화수소는 300°C에서 브롬화우라늄(II)을 생성한다.요오드화수소는 300°C에서 요오드화우라늄(II)을 생성한다.암모니아는 250°C에서 질화 우라늄(II)을 생성한다.황화수소는 400°C에서 우라늄을 생성한다.IV) 황화물20°C에서 산소는 옥산화삼우라늄을 생성합니다.350°C의 물은 [20]이산화우라늄을 생성한다.

수소화 우라늄 이온은 질량 239에서 피크로 나타나 플루토늄-239에 대한 신호가 잘못 증가하는 일부 질량 분석 측정을 [21]방해할 수 있다.

역사

수소화 우라늄 슬러그는 우라늄의 [22]임계 질량을 결정하기 위한 일련의 실험에 사용되었다.

수소화우라늄과 중수소화우라늄이 수소화우라늄 폭탄의 핵분열성 물질로 제시되었다.그러나 Upshot-Knothole 작전 중 수소화 우라늄과 중수소화 우라늄에 대한 실험은 실망스러웠다.1943년 맨해튼 프로젝트의 초기 단계에서, 우라늄 수소화물은 유망한 폭탄 물질로 조사되었다; 그러한 설계가 [23]비효율적일 것이라는 것이 밝혀지면서 1944년 초에 폐기되었다.

적용들

수소, 중수소, 삼중수소는 우라늄과 반응한 후 생성된 수소화물/중수소화물/[24]삼중수소화물을 열분해하여 정제할 수 있다.극도로 순수한 수소는 수십 [25]년 동안 수소화 우라늄 층에서 제조되어 왔다.수소화 우라늄을 가열하는 것은 수소를 진공 [26]시스템에 도입하는 편리한 방법입니다.

수소화 우라늄 합성 시 팽창 및 분쇄는 수소화 분말이 열분해되면 매우 미세한 우라늄 금속을 제조하는 데 사용될 수 있다.

수소화 우라늄은 수소 동위원소 분리, 우라늄 금속 분말 제조, 환원제 등으로 사용할 수 있다.

레퍼런스

  1. ^ Carl L. Yaws (2008). Thermophysical properties of chemicals and hydrocarbons. William Andrew. pp. 307–. ISBN 978-0-8155-1596-8. Retrieved 11 October 2011.
  2. ^ a b Egon Wiberg; Nils Wiberg; Arnold Frederick Holleman (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. pp. 239–. ISBN 978-0-12-352651-9. Retrieved 11 October 2011.
  3. ^ a b Gerd Meyer; Lester R. Morss (1991). Synthesis of lanthanide and actinide compounds. Springer. pp. 44–. ISBN 978-0-7923-1018-1. Retrieved 11 October 2011.
  4. ^ Bartscher W., Boeuf A., Caciuffo R., Fournier J.M., Kuhs W.F., Rebizant J., Rustichelli F (1985). "Neutron diffraction study of b-UD3 AND b-UH3". Solid State Commun. 53: 423–426. doi:10.1016/0038-1098(85)91000-2.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  5. ^ a b Seaborg, Glenn T. (1968). "Uranium". The Encyclopedia of the Chemical Elements. Skokie, Illinois: Reinhold Book Corporation. p. 782. LCCCN 68-29938.
  6. ^ K. H. J. Buschow (2005). Concise encyclopedia of magnetic and superconducting materials. Elsevier. pp. 901–. ISBN 978-0-08-044586-1. Retrieved 11 October 2011.
  7. ^ I. N. Toumanov (2003). Plasma and high frequency processes for obtaining and processing materials in the nuclear fuel cycle. Nova Publishers. p. 232. ISBN 1-59033-009-9. Retrieved 2010-02-07.
  8. ^ a b Amit Arora (2005). Text Book Of Inorganic Chemistry. Discovery Publishing House. p. 789. ISBN 81-8356-013-X. Retrieved 2010-02-07.
  9. ^ Peter Gevorkian (2009). Alternative Energy Systems in Building Design (GreenSource Books). McGraw Hill Professional. p. 393. ISBN 978-0-07-162147-2. Retrieved 2010-02-07.
  10. ^ G. Singh (2007). Environmental Pollution. Discovery Publishing House. ISBN 978-81-8356-241-6. Retrieved 2010-02-07.
  11. ^ "Rust never sleeps". Bulletin of the Atomic Scientists. 50 (5): 49. 1994. Retrieved 2010-02-07.
  12. ^ "EMSP". Teton.if.uidaho.edu. Archived from the original on 2009-09-30. Retrieved 2010-02-07.
  13. ^ OECD Nuclear Energy Agency (2006). Advanced nuclear fuel cycles and radioactive waste management. OECD Publishing. p. 176. ISBN 92-64-02485-9. Retrieved 2010-02-07.
  14. ^ Abir Al-Tabbaa; J. A. Stegemann (2005). Stabilisation/Solidification Treatment and Remediation: Proceedings of the International Conference on Stabilisation/Solidification Treatment and Remediation, 12–13 April 2005, Cambridge, UK. Taylor & Francis. p. 197. ISBN 0-415-37460-X. Retrieved 2010-02-07.
  15. ^ International Conference on Nuclear Decom 2001: ensuring safe, secure and successful decommissioning : 16–18 October 2001 Commonwealth Conference and Events Centre, London UK, Issue 8. John Wiley and Sons. 2001. p. 278. ISBN 1-86058-329-6. Retrieved 2010-02-07.
  16. ^ "Uranium & Insoluble Compounds". Osha.gov. Archived from the original on 2010-03-22. Retrieved 2010-02-07.
  17. ^ Lillian Hoddeson; et al. (2004). Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943–1945. Cambridge University Press. p. 211. ISBN 0-521-54117-4. Retrieved 2010-02-07.
  18. ^ a b Peterson, Otis G. (2008-03-20). "Patent Application 11/804450: Self-regulating nuclear power module". United States Patent Application Publication. United States Patent and Trademark Office, Federal Government of the United States, Washington, DC, USA. Retrieved 2009-09-05.
  19. ^ Harry Julius Emeléus (1974). Advances in inorganic chemistry and radiochemistry. Vol. 16. Academic Press. p. 235. ISBN 0-12-023616-8. Retrieved 2010-02-07.
  20. ^ Simon Cotton (2006). Lanthanide and actinide chemistry. John Wiley and Sons. p. 170. ISBN 0-470-01006-1. Retrieved 2010-02-07.
  21. ^ Kenton James Moody; Ian D. Hutcheon; Patrick M. Grant (2005). Nuclear forensic analysis. CRC Press. p. 243. ISBN 0-8493-1513-1. Retrieved 2010-02-07.
  22. ^ "Photo – Tickling the Dragon's Tail". Mphpa.org. 2005-08-03. Retrieved 2010-02-07.
  23. ^ Moore, Mike (July 1994). "Lying well". Bulletin of the Atomic Scientists. 50 (4): 2. Bibcode:1994BuAtS..50d...2M. doi:10.1080/00963402.1994.11456528. Retrieved 2010-02-07.
  24. ^ E. E. Shpil'rain (1987). Thermophysical properties of lithium hydride, deuteride, and tritide and of their solutions with lithium. Springer. p. 104. ISBN 0-88318-532-6. Retrieved 2010-02-07.
  25. ^ Yuda Yürüm (1995). Hydrogen energy system: production and utilization of hydrogen and future aspects. Springer. p. 264. ISBN 0-7923-3601-1. Retrieved 2010-02-07.
  26. ^ Fred Rosebury (1992). Handbook of electron tube and vacuum techniques. Springer. p. 121. ISBN 1-56396-121-0. Retrieved 2010-02-07.