به علت پايين بودن درصد اورانيوم در سنگ معدن انتقال سنگ معدن به محلي ديگر به منظور جداکردن اورانيوم مقرون به صرفه نيست و بدين جهت کانه آرايي و تغليظ در تاسيسات برپا شده در نزديک معدن انجام مي گيرد.
با توجه به ويژگي هاي هر کاني انجام تغييراتي در طول فرايند ضرورت پيدا مي کند. کارخانه نيمه صنعتي حتي المقدور به گونه اي ساخته مي شود که بتوان برخي از دستگاه ها را از مدار خارج و يا سيستم هاي جديدي را به فرايند افزود.
کانه آرايي براي تهيه کنسانتره U3O8 يا کيک زرد در چند مرحله انجام مي گيرد.

استخراج به صورت مايع

يکي از روش هاي استخراج اورانيوم استخراج به صورت مايع است. در اين روش محلول هاي نفوذ کننده از مجاري حفر شده به معدن تزريق مي شوند. اين محلول ها به سرعت در سنگ معدن نفوذ کرده و استخراج آنها را به صورت نيمه مايع از مجاري در نظر گرفته شده امکان پذير مي سازد. اين روش در صورتي کارساز است که يک قشر غير قابل نفوذ در زير بستر سنگ هاي معدني وجود داشته باشد تا اين کاني ها که به صورت نيمه مايع درآمده اند خشک نشده و قابل استخراج بمانند.
مزيت اصلي اين روش آن است که تنها 1% از سنگ معدن توسط محلول خيس شده و استخراج مي شود. بقيه محتواي سنگ در معدن مي ماند.
مشکل ديگر معادن اورانيوم آن است که بعد از خاتمه بهره برداري از معدن و برچيدن تاسيسات بايد از ايمن بودن محل معدن از نظر امکان نشت و پخش مواد راديواکتيو در خاک و آب هاي زير زميني مطمئن شد. به عنوان مثال راديوم که با مواد خيس شده همراه است ، بايد به وسيله باريت يا کلرور باريم به صورت جامد و غير قابل پخش درآيد.
همچنين حلال هاي آلي که در فرايند استخراج به کار مي روند ، بايد توسط زغال فعال شده جذب شوند.

اکتشاف تکميلي

اين مرحله براي تعيين ميزا ن تخميني ذخيره اورانيوم است. با بررسي هاي آزمايشگاهي مانند XRF- XRD سنگ نگاري ، کاني شناسي ، ميکرو شيمي و کانه آرايي ، ساختار کاني مشخص مي گردد. در اين مرحله نوع ذخيره و نوع کاني هاي حاوي اورانيوم مشخص مي شود. سپس مطالعات و عمليات هيدرومتالورژيکي براي استخراج اورانيوم از کاني ها آغاز مي شود.

اکتشاف اوليه

اکتشاف ذخائر اورانيوم معمولا با شناسايي مناطقي آغاز مي شود که از نظر زمين شناسي براي تمرکز اورانيوم مناسب تشخيص داده شوند. اکتشافات اوليه با هواپيما يا هليکوپتر به وسيله وسايل اندازه گيري تابشي از قبيل اشکارساز گايگر- مولر و شمارشگرهاي سنتيلاسيون صورت مي گيرد. اکتشافات هوايي ، يک منطقه مشخص را تحت پوشش قرار داده و محل هايي را که داراي فعاليت بيشتر هستند شناسايي مي کند.
عمليات اکتشافي در محل هاي شناسايي شده با عمليات زميني تکميل مي شود و به کشف معادن در قشرهاي بيروني زمين يا در عمق هاي 300 تا 3000 متر مي انجامد.
مکان هاي تمرکز اورانيوم را در اصطلاح زمين شناسي شوتز مي نامند و تا حدود 75% U3O8 يافت شده معمولا از همين شوتز هاست.
روش هاي اکتشاف معادن اورانيوم عبارتند از :
1- روش هاي ژئوشيمي از قبيل فلوريمتر ليزري و غيره
2- اندازه گيري غلظت رادون 222 در هوا که به وسيله آشکارسازهاي آلفا و غيره انجام مي گيرد.
3- اندازه گيري هاي ايزوتوپي مثل اندازه گيري غلظت سرب 206 يا 207 يا اندازه گيري غلظت هليوم 4 که آخرين ايزوتوپ از سري واپاشي هاي اورانيوم است. غلظت بيش از سطح معمولي اين ايزوتوپ ها مي تواند به کشف ذخائر اورانيوم کمک کند.

معادن اورانيوم ايران

در ايران تاکنون در سنگ هاي پروتروزوئيک پيشين و کامبرين پيشين در چند ناحيه ساغند ، زريگان ، نريگان ، انارک ، گنبد نمکي گچين ، قلات و همچنين در ارتباط با سنگ هاي ماگمايي ترشيري (الموت، اهر و ...) شواهدي از اورانيوم به دست آمده است.
پيچبلند خام استخراج شده تقريبا داراي % 1 U3O8 مي‌باشد که به آساني به روش هاي ثقلي تغليظ شده به % 50 U3O8 مي‌رسد. روش غالب در تغليظ کانه‌هاي اورانيوم ليچينگ مي‌باشد.
البته در تاريخ27/9/85 معاون سوخت سازمان انرژي اتمي ايران در همايش "معرفي فناوري هاي هسته‌اي و دستاوردهاي ملي" در مشهد گفت: ? 1400معدن اورانيوم در سطح ايران وجود دارد. در حدود 30 درصد از خاک کشور اکتشاف هوايي صورت گرفته و با توجه به نقشه‌هاي به دست آمده، 1000 نقطه شاخص براي اکتشاف معادن اورانيوم شناسايي شده است. ضمنا دو کارخانه اورانيوم در بندرعباس و اردکان يزد توليد کيک زرد را بر عهده دارند.
بر اساس گزارش هاي رسمي ايران به آژانس، ذخائر اورانيوم قطعي ايران بعد از حدود بيست سال اکتشاف و تحقيق 491 تن برآورد گرديده است که مي توان معادل 876 تن منبع احتمالي قابل بهره برداري با هزينه استخراج هر کيلو 80 تا 130 دلار را نيز بر آن افزود. علاوه بر اين ها فرضيات غير قابل اثباتي در مورد وجود 4500 تن اورانيوم ديگر و يا احتمال پيدا شدن 5000 تن ذخائر جديد وجود دارد که تا کنون تائيد نگشته است. برابر اين آمار، منابع قطعي اورانيوم ايران را بايد حدود1400 تن برآورد کرد وهر سياستي بايد با توجه به اين ارقام طراحي وبرنامه ريزي شود.

معادن اورانيوم

در ميان کشورهاي مختلف جهان، استراليا داراي بزرگترين معادن اورانيوم است. و ذخاير ومنابع ارزان اورانيوم به ترتيب در کشورهاي استراليا ، قزاقستان ،آمريکا ، کانادا ،آفريقاي جنوبي ، ناميبيا ، روسيه ، نيجر ، برزيل، ازبکستان ، اوکراين و مغولستان قرار دارد. کانادا با 25% توليد در صدرو استراليا و نيجر با 14.8% و 9% توليد جهاني درمرتبه دوم و سوم قرار دارند. در حال حاضر 24 کشور داراي معادن اورانيوم نزد آژانس بين المللي انرژي اتمي ثبت شده اند که به غير از چين، پاکستان و هندوستان مابقي گزارشات رسمي منابع و معادن اورانيوم خود را ارائه مي دهند.

عوامل موثر در کاهش سوخت

نياز تکنولوژي هسته اي (به طور عمده توليد برق) در 50 سال آينده به اورانيوم طبيعي، تابع عوامل و فاکتورهاي ذيل است:

1- تکامل نوع نيروگاه هاي هسته‌اي

امروزه 5 نوع اصلي از نيروگاه هاي اتمي در دست ساخت و بهره ‌برداري مي‌باشند. نيروگاههاي اتمي نوع PWR ،‌ BWR و PHWR بعد از سال 2020 عمده‌ ترين و اصلي ‌ترين راکتورهاي قدرت در دنيا خواهند بود و اين تحول در تقليل نياز بازار به اورانيوم طبيعي سهم به سزايي خواهد داشت.

2- مصرف مجدد سوخت

استفاده مجدد از سوخت‌هاي مصرف شده و مصرف سوخت نوعMOX و ارسال سوخت نسل سوم به پسمانگور که حدود 30 درصد مصارف آتي را تامين خواهد نمود ،. و برهمين مبنا کاهش نياز بازار به اورانيوم نسل اول (اورانيوم طبيعي) را به همراه خواهد داشت.

3- تکامل درجه سوخت

بالا رفتن نرخ سوختن منجر به استفاده بيشتر از اورانيوم مصرفي و کاهش نياز به اورانيوم طبيعي خواهد شد.

4- بهره ‌گيري از سوخت با غناي بيشتر

راکتورهاي اتمي سبب استفاده بهينه از ميله‌هاي سوخت و در نهايت کاهش اورانيوم مورد نياز خواهند شد. و ميزان اورانيوم تخليه شده را کاهش خواهند داد.

5- بازفرآوري سوخت هسته‌اي

در سناريوهاي مختلف( کم و زياد) منجر به صرفه‌جويي اورانيوم از 12 تا 35 درصد خواهد شد. با توجه به روند فزوني درخواست بازار جهاني اورانيوم ، مسلما از سال 2020 به بعد منابع اورانيوم گران تر از هزينه توليد 80 دلار به کيلوگرم مورد بهره ‌برداري قرار خواهد گرفت.
کانسارهاي اورانيوم داراي بيش از 10 هزار تن از شمار کانسارهاي بزرگ به حساب مي آيند و کوچکترين واحد معدني، به کانسارهاي داراي حدود 500 تن اطلاق مي شود. گرچه انواع مختلفي از کانسارهاي اورانيوم کشف گرديده و در دست بهره‌ برداري است، اما کانسارهاي جاي گرفته در ميزبان ماسه سنگي که مناسب استحصال درجا هستند از انواع ارزان و اقتصادي در بازار جهاني تلقي مي‌شوند.
حدود 50 % توليد جهاني از معادن نزديک به سطح زمين ( کم هزينه ) و 32% از معادن واقع در عمق زمين ( پر هزينه ) تامين مي شود.
اورانيوم ارزان رقم بزرگي را مي سازد که با توسعه تکنولوژي و روي آوردن به فروشويي درجا و آن هم در ذخاير نوع ماسه سنگي مطرح است. فرو شويي مکاني يا فروشويي در جبهه هاي معدن ، موردي است که به دليل مناسب بودن براي حفظ محيط زيست دوره نورسيدگي را طي مي کند و نياز به رشد و پژوهش دارد.
منابع تخميني قابل افزايش رده ارزان قيمت در کشورهاي استراليا ، قزاقستان ، کانادا ، افريقاي جنوبي ، ناميبيا و ازبکستان متمرکز است. حال آنکه اورانيوم قابل توليد بين 40-80 دلار به کيلو گرم بيشترين شانس را در قزاقستان و برزيل دارد. و اورانيوم گران قيمت (80-130 دلار به کيلوگرم ) در روسيه و قزاقستان از تناژ بالايي برخوردار است.
منابع کشف نشده اورانيوم که شامل منابع تخميني قابل افزايش رده II و منابع حدسي است از نظر هزينه توليد ، اين ذخاير عموما از رده متوسط و گران قيمت ، يعني کمتر از 80 دلار به کيلوگرم و کمتر از 130 دلار به کيلوگرم مي باشد.
مجموع ذخاير تخميني قابل افزايش رده دو (ERA-II) برابر 3729100 تن است ، که تعداد عمده آن درآمريکا و قزاقستان مي باشد، اما منابع حدسي که مي تواند مورد اکتشاف در آينده قرار گيرد در مغولستان ، آمريکا ، آفريقاي جنوبي و کانادا جاي دارد.

منابع و ذخاير اورانيوم درمناطق مختلف

منابع شناخته شده اورانيوم برحسب قيمت تمام شده توليد در رده‌هاي مختلف طبقه‌بندي مي شود.
براي معرفي منابع و ذخاير اورانيوم ، در يک بررسي آژانس انرژي اتمي (NEA) و آژانس بين المللي انرژي اتمي (IAEA) با در نظر گرفتن معيار هاي زير :
•درجه اکتشاف و ميزان دانسته هاي مستدل از چند و چون ذخاير و منابع
•هزينه بهره برداري اقتصادي
•ميزان شناخت و آگاهي از متالورژي سرزمين
اقدام به طبقه بندي آنها در رده هاي مختلف نموده اند که هم ارزي آنها با تعاريف مطرح در ساير کشورها نيز ارئه شده است. مطابق اين رده بندي ، بر پايه گزارش 2003 آژانس مذکور ، هزينه توليد اورانيوم در رده هاي کمتر از 40 دلار امريکا به هر کيلوگرم اورانيوم(USD/KgU) بين 40 تا80 دلار به هر کيلو اورانيوم ، کمتر از 80 دلار به کيلوگرم ، بين 80 تا130 دلار به کيلو گرم و کمتر از 130 دلار به کيلو گرم تفکيک کرده اند . بر مبناي اين تفکيک هزينه توليد و رده بندي از مجموع 8595023 تن اورانيوم گزارش شده در رده RAR و در کشورهاي مختلف تنها 1730495 قابل توليد در قيمت کمتر از 40 دلار به کيلوگرم است که فقط 20 درصد از مجموع ذخاير گزارش شده را شامل مي شود .
ميزان منابع تخميني قابل افزايش رده EAR-I حدود 3887032 تن اورانيوم گزارش شده است و بدان معني است که ميزان ذخيره رده RAR ، 45 درصد مي تواند افزايش يابد.
در طبقه ‌بندي NEA/IAEA ذخاير اورانيوم ، رده‌هاي خاصي از ذخاير برحسب درجه اطمينان از ميزان ذخيره و پيشرفت عمليات اکتشافي، تقسيم مي‌شوند. در رده ذخيره مطمئن (RAR) .آن بخش از کانسار قرار مي‌‌گيرد که کاملا شناخته شده باشد و ذخيره تخميني اضافي (EAR) آن قسمتي از کانسار است که بين بخش کشف شده و کشف نشده قرار داشته و خود به دو رده EARI و EARII تفکيک مي‌گردد. ذخيره حدسي (SR) به منابعي اطلاق مي شود که معيارها و عوامل زمين‌شناسي و کاني‌سازي نشان از وجود ذخيره دارد ، اما مقدار آن برحسب ارزيابي هاي مختلف، مي‌تواند متفاوت باشد.
در تقسيم‌ اقتصادي ذخاير، قيمت تمام شده توليد مهم‌ترين معيار است. واژه "ذخيره " عموما به رده RAR به بهره اقتصادي (قابل توليد با سود مناسب) اطلاق مي شود که قابل توليد با هزينه 80 دلار به پوند اورانيوم يا کمتر باشد.
ذخاير رده " RAR " و "EAR" به قيمت ارزان کمتر از 40 دلار به کيلوگرم اورانيوم يا کمتر از 17 دلار به پوند، قيمت متوسط 40 تا 80 دلار به کيلوگرم اورانيوم يا 20 پوند به کيلوگرم و اورانيوم گران به قيمت بيش از 52 دلار به کيلوگرم.
به نظر مي‌رسد که تا سال 2010 عموما منابع اورانيوم ارزان و متوسط تامين کننده اصلي بازار جهاني اورانيوم باشد. اما از سال 2010 به بعد توليد کنندگان اورانيوم به منابع گران تر روي خواهند آورد.

توليد ومصرف اورانيوم

امروزه حدود 000/300/4 تن اورانيوم در کره زمين کشف گرديده و ميزان مصرف سالانه اورانيوم در کشورهاي مختلف بالغ بر65000 تن مي شود. برپايه تخمين آژانس بين‌المللي انرژي اتمي (IAEA 1998) نياز اورانيوم از 61500 تن در سال 1997 به 75000 تن در سال 2020 خواهد رسيد که مجموع نياز تا آن تاريخ بالغ بر 1634 ميليون تن خواهد بود. توليد 36195 تن اورانيوم در سال 1996 تنها 60 درصد نياز جهاني را تامين مي کرده و بقيه از محل ذخاير انبار شده تدارک شده است. استفاده از ذخاير انبار شده از 22000 تن در سال از 1992 شروع شده و رو به اتمام است.
حدس زده مي شود که حدود 80000 تن اورانيوم هنوز به صورت انبار شده، موجود باشد.
بررسي‌ها نشان مي‌دهد که اورانيوم توليدي از معادن ، تا سال 2020 مي‌تواند 76 تا 78 درصد نياز بازار را تامين نمايد. ديگر منابع تامين کننده برحسب اهميت نسبي عبارتند از:
1- اورانيوم با غناي کمتر (LEU) تهيه شده ازاختلاط 500 تن اورانيوم بسيار غني (HEU) سلاحهاي هسته‌اي روسيه و انبارهاي امريکا (11 تا 13 درصد) که معادل 153000 تن اورانيوم طبيعي مي‌باشد.
2- بازفرآوري سوخت‌هاي مصرف شده (6 درصد)
3- انبارها و اورانيوم‌ در اختيار روسيه (5 درصد)
توليد اورانيوم از 36195 تن در سال 1996 به 52500 تن در سال 2005 رسيد و80 درصد نياز بازار را برآورده کرد. و در سال 2020 به 65000 تن خواهد رسيد که حدود 76 تا 78 درصد نياز نيروگاه ها خواهد بود.
در کانسارهاي غيرسولفيدي، اورانيوم در سطح به صورت سيليکات ظاهر مي شود و اندکي پايين ‌تر ترکيب هيدراکسيد به خود مي‌گيرد.
اورانيوم در فروهشته‌هاي کانسارهاي درونزاد به صورت حلال در آب در آمده و به هنگام تراوش و زهکش شدن در سازندهاي سرراه ، مي‌تواند احياء و جاي ‌گير شود. اورانيوم مي‌تواند در مواد آلي جذب (بقاياي گياهي و جانوري، يا مواد مشتق با منشاء زغالي، هيدروکربن و نفت) و جاي‌گير شود. يا با موادي نظير فسفات، گلوکوني، رس و هيدروکسيدهاي اورانيوم در توليدات سطحي تجمع يابد. وقتي آب هاي زيرزميني حاوي اورانيوم از شرايط اکسيدي به احيا گذر نمايد،‌ به واسطه سد کنندگي احيايي، راسب مي‌گردد و منطقه‌بندي اکسيدي – احيايي را مي‌سازد.
از مقدار اورانيوم با افزوده شدن بر شدت دگرگوني، کاسته مي شود. وقتي سنگهاي دگرگوني با رخساره شيست سبز حاوي 4-10 × 8/2 اورانيوم به رخساره آمفيبوليت برسد، مقدار اورانيوم به 4-10×6/1 کاهش مي‌يابد و در رخساره گرانوليت به ppm1-4/0 مي‌رسد. اين تغييرات معلول خروج اورانيوم از محيط در فراگرد دگرگوني است.

چگونگي تشکيل

در مراحل آغازين تبلور ماگماي گرانيتي ، با کاسته شدن از درجه قليايي محيط، اورانيوم چهارظرفيتي عموما به صورت ايزومورف وارد شبکه بلورين کاني‌هاي سازنده سنگ مي شود وگرانيت‌هاي پرمايه از اورانيوم را مي‌سازد. بيشترين مقدار اورانيوم (تا 50 درصد از کل) درکاني‌هاي فرعي پرتوزا نظير اسفن، اورتيت، مونازيت، زيرکن، آپاتيت، ايلمنيت و غيره… تمرکز مي‌يابد. عمده ‌ترين کاني‌هاي سازنده سنگ، به خصوص کاني‌هاي تيره حاوي 5 تا 15 درصد از مقدار کل اورانيوم را دارا هستند. و بقيه اورانيوم به صورت ميکروانکلوزيون و پراکنده در بين دانه‌ها ظاهر مي شود. در توده‌هاي گرانيتي چند فازي، فازهاي پسين عموما پرمايه‌تر از فازهاي آغازين هستند. و در انواع شديدا اسيدي يا قليايي پسين ، مقدار اورانيوم مي‌تواند تا %4- 10 يعني ppm (50-10) افزايش يابد. فازهاي پسين تبلور ماگماي گرانيتي عموما با افزايش پتانسيل اکسيداسيون توام است که اين وضعيت موجب تغيير اورانيوم به حالت 6 ظرفيتي و انحلال در سيالات و بخارات ماگمايي و در نهايت مهاجرت با محلول هاي گرمابي مي شود. مهاجرت اورانيوم در محلول هاي گرمابي عموما به صورت کمپلکس هاي کربوکسي‌ اورانيل سديم و به مقدار محدودتري به شکل اورانيل سولفات، اورانيل فسفات، اورانيل سيليکات و ساير کمپلکس‌ها انجام مي‌پذيرد. به عنوان فرآيندي از گاززدايي و اختلاط محلول ها و تغيير در درجه‌ اسيدي آنها همراه با تغيير حرارت و فشار و تبادل شيميايي بين محلول ها و سنگ ديواره معبر جريان، کمپلکس‌هاي مهاجرت مي‌شکنند و اورانيوم به صورت چهار ظرفيتي از سيستم گرمابي خارج و به شکل توده‌هاي معدني گرمابي جاي ‌گير مي شود و کانسارهاي درونزاد را مي‌سازد. در شرايط اکسيد ‌کنندگي محيط، اورانيوم چهارظرفيتي ناپايدار شده و به انواع 6 ظرفيتي تبديل مي‌گردد. در اين شرايط اورانيوم هيدروليز شده و کمپلکس اورانيل – کاتيون دو ظرفيتي را مي‌سازد که قابليت تحرک و مهاجرت زياد داشته و مي‌تواند در نهايت کانسارهاي برونزاد را بسازد. پي‌آمد قابليت انحلال کمپلکس‌هاي اورانيل تري کربنات ،اورانيل دياکوادي کربنات ، اورانيل هيدروکسيد و به مقدار بسيار اندکي اورانيل هومات ، اورانيل فسفات و اورانيل سيليکون در محيط طبيعي يا قليايي و ورود به آب هاي زيرزميني کم عمق و آب هاي سطحي است. در چنين شرايطي اورانيوم از بخش‌هاي نزديک به سطح زمين از کانسارهاي درونزاد رها شده و زون هاي اکسيدي را پيرامون هاله احيايي درونزاد مي‌سازد. اين پديده درکانسارهاي درونزاد سولفيددار از بالا به پايين چهره زير را نمايش مي‌دهد:
يک لايه سطحي از اوپال که اورانيوم را جذب نموده است
يک افق از سيليکات اورانيوم
يک افق از کربنات – سولفات اورانيوم
يک افق از کاني‌هاي اکسيد اورانيوم دوباره توليد شده

شکل هاي ذخاير اورانيوم

ذخائر کاني اورانيوم به صورت هاي زير در طبيعت يافت مي شود :
1- رگه vein مثل معادن بوهم اسلواکي و ساکس آلمان . مقدار اورانيوم استخراج شده از اين معادن محدود ، ولي غلظت آن به صورت U3O8 ppm, 2000 بوده است. در رگه Ranger در استراليا 100 هزار تن U3O8 با غلظت ppm 3000 استخراج شده است. بزرگ ترين ذخائر اورانيوم در کانادا و استراليا وجود دارد. ذخائر رگه اي حدود 21% از ذخائر با هزينه پايين جهان را تشکيل مي دهد.
رگه ها از تجمع مواد شامل اورانيوم در شکاف ها و بريدگي هاي سنگ هاي سطح زمين تشکيل شده اند. وضع رگه نسبت به زمين متفاوت و زاويه آن نسبت به سطح ، بين يک زاويه 30 درجه و کمتر متغير است.
2- معادن تخت : در اين معادن اورانيوم بين لايه هاي قشر زمين به ويژه لايه هاي رسوبي ، درست مانند لايه هاي خامه در کيک قرار دارد. دو نوع اصلي آن شامل:
2-1- سنگ هاي ماسه اي (Sand stone) : مثل معادن روباز ايالت هاي کلورادو و ويومينگ امريکا . 41% از ذخائر ارزان قيمت اورانيوم جهان در سنگ هاي ماسه اي وجود دارند. اورانيوم در اين معادن به صورت متمرکز در يک يا چند نقطه يا ناحيه با مقادير مختلف و محدود به ابعاد چند صد يا چند هزار متر وجود دارد. کارنوتيت ، روزکوئليت ، توربرنيت ، اوتونيت و حتي پيچبلند در سنگ هاي ماسه اي يافت مي شوند. معمولا موادي که با اورانيوم همراهند عبارتند از: چوب کربونيزه شده ، بقاياي گياهان ، اکسيد آهن و بعضي ترکيبات مس.
2-2- لايه هاي هم شکل : در اين معادن مقدار اورانيوم يکسان و از نوع پست و هم شکل در لاي تخته سنگ ها به صورت ذرات ريز قرار دارند.
3- در ترکيبات معدني به صورت Conglomerate در کانادا استراليا و افريقاي جنوبي يافت مي شود. در کانادا 70% ذخائر اورانيوم را سنگ هاي اورانيوم – کوارتز تشکيل مي دهند.
4- اورانيوم به شکل محصول فرعي همراه با طلا در افريقاي جنوبي يا سنگ هاي فسفات در مراکش وجود دارد. همچنين ذخائر قابل استخراجي در لايه هاي شيست يا مواد رسوبي پيدا شده است. اورانيوم در برخي معادن فسفات با منشا دريايي نيز وجود دارد که البته فراواني بسيار کمي دارد، به طوري که حداکثر به 200 ذره در ميليون ذره مي رسد. از آنجايي که اين معادن فسفات مقادير انبوهي توليد دارند، مي توان اورانيوم را با قيمت معقولي استحصال کرد.
يک کاني خوب اورانيوم داراي ppm 1000 U3O8, است. غلظت U3O8 در کاني هاي بسيار خوب بيشتر است و کاني هاي تا ppm 500 کاني هاي متوسط هستند که هزينه استخراج آنها بايد با توجه به قيمت بازار از نظر اقتصادي مورد بررسي قرار گيرد.

کاني هاي اورانيوم

اورانيوم که هميشه در ترکيب با اکسيژن در طبيعت يافت مي شود ، به صورت پراکنده در تمام قشر خارجي کره زمين وجود دارد. در سنگ هاي با مواد معدني به رنگ روشن مانند گرانيت ، محتواي اورانيوم ppm 5-4 و در سنگ هاي بازالت با مواد کاني تيره رنگ ، محتواي اورانيوم ppm 2-1 است.
اورانيوم در طبيعت به صورت ترکيباتي که تعداد انها به 100 مي رسد و از مولکول هاي ساده تا بسيار کمپلکس تشکيل شده است وجود دارد. بخش مهم اورانيوم استخراج شده از 12 ماده کاني به دست مي آيد که 7 ماده به صورت ترکيب اوليه در طبيعت وجود دارد. و 5 ماده ثانويه از ترکيب مواد اوليه با ساير مواد به وجود مي آيد. يکي از معروف ترين ترکيبات اوليه ، UO2 يا اورانيتيت (Uraninite) است که نوع شبه کريستالي آن Pitchblende نام گرفته است. از ترکيبات ثانويه مي توان اوتونيت (Autonite) را نام برد که فرمول شيميايي آن Ca(UO2)2(PO4).12H2O است.
ترکيبات اوليه در رگه هاي لوله اي شکل و پگماتيت ( دانه هاي درشت) ديده مي شوند. و رنگ آنها معمولا قهوه اي تيره يا سياه رنگ است. وزن مخصوص زياد و تابندگي تيره و قيرگون دارند و در سطح سنگ ها يافت مي شوند. شامل :
پيچبلند : اين ماده به شکل هاي گرد توده هاي نامنظم و منحني ، درست همانند شيشه ديده مي شود. از فولاد سنگين تر و داراي همان سختي است. رنگ آن خاکستري و يا سبز تيره مايل به سياه است.
ترکيبات ثانويه با رنگ هاي روشن زرد نارنجي و سبز مشخص مي شوند. شکل آنها غالبا پودر يا خاکه و يا کريستال هاي ريز و يا صفحه هاي تخت مي باشد. شامل :
اوتونيت : نسبتا نرم وبه رنگ زرد ليمويي روشن است. کرستال هاي تخت و شفافي دارد و تحت فرابنقش پرتو زرد روشن يا سبز مغز پسته اي مي پراکند.
کارنوتيت : (K2(UO2)2VO4.1-3H2O) يکي از مهم ترين منابع اقتصادي تهيه واناديوم ، راديوم و اورانيوم است. معمولا به صورت توده خاک زرد رنگ در اطراف لايه هاي کوارتز موجود در صخره هاي شني موجود مي باشد.
تيويامونيت : زرد مايل به سبز بوده و پرتو مغز پسته اي رنگ از خود منتشر مي کند.
توربرنيت و متا توربرنيت : هر دو داراي کريستال هاي تخت و شفاف نرم سبز روشن هستند و پرتو سبز روشن ساطع مي کنند.
ساير کاني هاي اورانيوم شامل سنگ فسفات (Ca3(PO4)2) ليگنيت يا زغال قهوه اي و مونازيت (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 مي باشند.

ژئوشيمي و کاني شناسي

فراواني پوسته‌اي (کلارک) اورانيوم %4-10×5/2 ( ppm2/5( است که به صورت بارزي از سنگ هاي فوق بازي به بازي و اسيدي افزايش مي‌يابد. ) مقدار کلارک در سنگ هاي فوق بازي ppm3، در سنگ هاي بازي ppm 5 و در سنگ هاي اسيدي ppm 3/5 مي‌باشد. ضريب تمرکز اورانيوم براي تشکيل کانسار 400 يا به عبارتي عيار اورانيوم در کانسنگ قابل استخراج (به روش معمولي) حدود 1/0 درصد است.
در شيمي، اورانيوم داراي ظرفيت هاي 5.4.3 و 6 است که در طبيعت عموما با ظرفيت هاي 4 و 6 عمل مي‌نمايد. يونهاي 4 و 6 ظرفيتي در پوسته خارجي داراي 8 الکترون بوده و بدين جهت از نوع عناصر ليتوفيل به حساب مي‌آيد که داراي ميل ترکيبي زياد به اکسيژن بوده و در طبيعت به صورت اکسيد يا نمک اسيد‌هاي اکسيژن يافت مي‌گردد. اورانيوم چهارظرفيتي داراي قابليت حلالي اندک است . حال آنکه نوع 6 ظرفيتي از حلاليت بالايي برخوردار بوده و در اين حالت مهاجرت مي کند.

کاربردها

باستان‌شناسان اذعان دارند که بشر از سال 79 ميلادي از اورانيوم به عنوان ماده‌اي براي اضافه کردن رنگ زرد به سفال لعابدار استفاده مي‌کرده‌ است. شيشه زرد رنگي با ترکيبي از اورانيوم در ناپل ايتاليا کشف شده است.
سال ها بعد از آن براي تهيه رنهاي اوليه در عکاسي استفاده مي شد.
قبل از دهه 1970 ميلادي از اورانيوم براي متعادل کردن بدنه هواپيماها و سپر حفاظتي در برابر پرتوهاي يونيزان ، از اورانيوم تهي شده به عنوان يک جزء آلياژ فولاد و از چندين ترکيب اورانيوم در فرآوري شيميايي به عنوان يک کاتاليست استفاده شده است.
به دليل چگالي بالا (g/cm3 9/18) که 67 درصد از سرب بيشتر و اندکي از تنگستن کمتر است، اورانيوم را مي توان در کاربردهايي همچون چرخ طيار يا وزنه هاي تعادلي به کار برد. براي مثال در بويينگ 747 از اين وزنه ها استفاده شده است.
کاربرد احتمالي ديگر اورانيوم به علت چگالي بالا، حفاظهاي پرتويي است. اگر چه خود يک منبع آلفازا است ، اما براي جلوگيري از نفوذ پرتوها بهتر از سرب عمل مي کند (چهار برابر بهتر).
ساير ايزوتوپ هاي اورانيوم به شرح زير است :
اورانيوم 230 با نيمه عمر 8/20 روز
231 با نيمه عمر 2/4 روز
232 با نيمه عمر 70 سال
233 با نيمه عمر 159000 سال
236 با نيمه عمر107 ×34/2 سال
237 با نيمه عمر 75/6 روز
239 با نيمه عمر 5/23 دقيقه
240 با نيمه عمر 1/14 ساعت
منبع: www.mofassr.blogsky.com
/خ