ウラン - 通信用語の基礎知識

ウラン
読み：ウラン
外語：U: Uranium

　銀白色の金属元素の一つ。核燃料などに利用されている。ウラニウム。

情報

基本情報

一般情報
原子情報
物理特性

同位体

性質

崩壊
産出
用途
酸化状態
バケツ

特徴

安全性

適用法令
危険性
有害性
環境影響

発見
主な化合物
前後の元素

情報

基本情報

一般情報

原子情報

原子量: 238.02891(3)
電子配置:
- 1s²、2s²、2p⁶、3s²、3p⁶、3d¹⁰、4s²、4p⁶、4d¹⁰、4f¹⁴、5s²、5p⁶、5d¹⁰、5f³、6s²、6p⁶、6d¹、7s²
- [Rn]5f³、6d¹、7s²
電子殻: 2、8、18、32、21、9、2
原子価: 3、4、5、6
酸化数: 0、+3、+4、+5、+6

物理特性

相: 固体
融点: 1132.3℃
沸点: 4172℃
密度: (該当資料なし)
比重: (該当資料なし)
CAS番号: 7440-61-1
ICSC番号: (登録なし)
水への溶解性: (該当資料なし)

同位体
　質量数は、217から242までが確認されており、その中に核異性体も存在する。
　安定同位体は存在しない。全ての同位体が放射性同位体である。
　崩壊の種類については一例。これとは異なる崩壊をすることもある。

同位体核種	天然存在比	半減期	崩壊	崩壊後生成物
²¹⁷U	‐
²¹⁸U	‐		α崩壊	²¹⁴Th
²¹⁹U	‐		α崩壊	²¹⁵Th
²²⁰U	‐		α崩壊	²¹⁶Th
²²¹U	‐		α崩壊	²¹⁷Th
²²²U	‐		α崩壊	²¹⁸Th
²²³U	‐		α崩壊	²¹⁹Th
²²⁴U	‐		α崩壊	²²⁰Th
²²⁵U	‐		α崩壊	²²¹Th
²²⁶U	‐		α崩壊	²²²Th
²²⁷U	‐		α崩壊	²²³Th
²²⁸U	‐		α崩壊	²²⁴Th
²²⁹U	‐		β⁺崩壊	²²⁹Pa
²²⁹U	‐		α崩壊	²²⁵Th
²³⁰U	‐	20.8日	α崩壊	²²⁶Th
²³⁰U	‐	20.8日	自発核分裂(SF)
²³¹U	‐	4.2日	EC崩壊	²³¹Pa
²³¹U	‐	4.2日	α崩壊	²²⁷Th
²³²U	‐	68.9年	α崩壊	²²⁸Th
²³²U	‐	68.9年	²⁴Ne核放射	²⁰⁸Pb
²³³U	‐	15.92万年	α崩壊	²²⁹Th
			自発核分裂(SF)
			²⁴Ne核放射	²⁰⁹Pb
²³⁴U	0.0054%	24.55万年	α崩壊	²³⁰Th
			自発核分裂(SF)
			Mg核放射
			Ne核放射
²³⁵U	0.7204%	7億年	α崩壊	²³¹Th
			自発核分裂(SF)
			²⁴Ne+²⁵Ne核放射
²³⁶U	‐	2340万年	α崩壊	²³²Th
²³⁶U	‐	2340万年	自発核分裂(SF)
²³⁷U	‐	6.75分	β^－崩壊	²³⁷Np
²³⁸U	99.2742%	44億6800万年	α崩壊	²³⁴Th
			自発核分裂(SF)
			2β^－崩壊	²³⁸Pu
²³⁹U	‐	23.45分	β^－崩壊	²³⁹Np
²⁴⁰U	‐	14.1時	β^－崩壊	²⁴⁰Np
²⁴¹U	‐		β^－崩壊	²⁴¹Np
²⁴²U	‐		β^－崩壊	²⁴²Np

性質

崩壊
　²³⁴Uはウラン・ラジウム系列、²³³Uはネプツニウム系列の崩壊生成核種であり、また²³⁸Uはウラン・ラジウム系列、²³⁵Uはアクチニウム系列の最初の核種である。

産出
　天然に存在する元素の中で、最も原子番号が大きい(つまり質量が大きい)元素とされている。また、初めて発見された放射性元素でもある。
　実際にはこれより原子番号の大きい元素もごく微量存在するが無視できる量であり、実質的に人為的に作られたものである。そこで原子番号がウランより上の元素を超ウラン元素という。
　地殻中に4ppm程度存在し、全元素中53番目の存在量である。この量は金やプラチナの1000倍程度とみられる量である。
　ウランは主にピッチブレンド(瀝青ウラン鉱)という鉱物として産出する。この鉱物の主成分は二酸化ウラン(UO₂)や三酸化ウラン(UO₃)である。

用途
　天然に存在する同位体は²³⁴U(0.0054%)、²³⁵U(0.7204%)、²³⁸U(99.2742%)の3種類で、全て放射性がありα崩壊する。
　天然に最も多くあるのは質量数238のウラン238だが、ウラン238は臨界に達することがなく核分裂連鎖反応を起こさない。原子炉用核燃料や核爆弾に使われる、核分裂するウランは質量数235のウラン235である。このため、精製加工でウラン235を集めた後の残滓ウラン238は、劣化ウランと呼ばれている。
　ウラン化合物は紫外線を当てると蛍光を発するため、ガラスや磁器の釉(うわぐすり)としても使われ、ファンも多く持つ。ちなみにウランの量は少量なので、飲み込みでもしない限りは人体への影響はない。しかしウランそのものが規制されていることもあり、近年はあまり作られていない。

酸化状態
　ウランのようにf軌道に電子を持つ原子は、酸化状態が多数ある。
　最も安定な酸化数は6価で、他に3価/4価/5価が存在し、状態に応じて色が変化する。
　3価の溶液は赤、4価の溶液は緑を呈する。6価は一般に黄色で、このためイエローケーキと呼ばれている。
　ウランの単体は銀白色だが、空気中でも速やかに酸化される。他の金属と違い酸化被膜による保護というものはなく、酸化は内部まで進行するのが特徴である。

バケツ
　日本では、ウランを臨界にするためにバケツが使用されることがある。特にステンレス製がよいとされる。
　JCOでは大事故となった。もし大学で同じことをしたら、校庭10周は確実だろう。

特徴

安全性

適用法令

原子力基本法
- 核燃料物質 (ウラン)
- 核原料物質 (ウラン鉱)
原子力基本法…核燃料物質、核原料物質、原子炉及び放射線の定義に関する政令
- 核燃料物質
  - 一ウラン二三五のウラン二三八に対する比率が天然の混合率であるウラン及びその化合物
  - 二ウラン二三五のウラン二三八に対する比率が天然の混合率に達しないウラン及びその化合物
  - 四前三号の物質の一又は二以上を含む物質で原子炉において燃料として使用できるもの
  - 五ウラン二三五のウラン二三八に対する比率が天然の混合率をこえるウラン及びその化合物
  - 七ウラン二三三及びその化合物
  - 八前三号の物質の一又は二以上を含む物質
核原料物質、核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律
- 特定核燃料物質
  - ウラン233
  - ウラン235のウラン238に対する比率が天然の混合率を超えるウラン
  - その他の政令で定める核燃料物質
実用発電用原子炉の設置、運転等に関する規則
- 「防護措置」が必要な物質
放射性同位元素等による放射線障害の防止に関する法律
- 放射性同位元素
試験研究の用に供する原子炉等の設置、運転等に関する規則等の規定に基づき、線量限度等を定める告示

危険性

引火点: (該当資料なし)
発火点: (該当資料なし)
爆発限界: (該当資料なし)

有害性

刺激
- 腐食性: (該当資料なし)
- 刺激性: (該当資料なし)
- 感作性: (該当資料なし)
毒性
- 急性毒性: (該当資料なし)
- 慢性毒性: (該当資料なし)
- がん原性: (該当資料なし)
- 変異原性: (該当資料なし)
- 生殖毒性: (該当資料なし)
- 催畸形性: (該当資料なし)
- 神経毒性: (該当資料なし)

環境影響

分解性: (該当資料なし)
蓄積性: (該当資料なし)
魚毒性: (該当資料なし)

発見
　1789(寛政元)年にドイツの科学者マルティン・ハインリッヒ・クラップロート(Martin Heinrich Klaproth)が鉱石ピッチブレンド中から見いだした。
　化学名Uraniumは、1781(天明元)年に発見された惑星である天王星Uranusから名前を取り、名付けられた。この天王星の名は、ギリシャ神話の天の神ウラノスに由来する。
　また1896(明治29)年にはフランスの科学者アントワーヌ・アンリ・ベクレル(Antoine Henri Becquerel)が放射能を発見、後の科学史にその名を残すことになる。

主な化合物

二酸化ウラン(酸化ウラン(IV)) (UO₂) (1344-57-6)
三酸化ウラン (UO₃)
八酸化三ウラン (U₃O₈)
四弗化ウラン (UF₄)
六弗化ウラン (UF₆) (7783-81-5)

前後の元素
　
　91 プロトアクチニウム ‐ 92 ウラン ‐ 93 ネプツニウム

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