Urandioxid

Kristallstruktur
U4+: __ O2-: __
Kristallsystem	kubisch
Raumgruppe	$Fm \bar3 m$
Koordinationszahlen	U[8], O[4]
Allgemeines
Name	Urandioxid
Andere Namen	Uran(IV)-oxid
Verhältnisformel	UO2
CAS-Nummer	1344-57-6
Kurzbeschreibung	braunes bis schwarzes, kristallines Pulver
Eigenschaften
Molare Masse	270,03 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	10,96 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	2878 °C[1]
Löslichkeit	In Wasser unlöslich
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [2] Sehr giftig Umwelt- gefährlich (T+) (N) R- und S-Sätze R: 26/28-33-51/53 S: (1/2)-20/21-45-61
Radioaktivität
Radioaktiv
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Urandioxid UO₂ ist ein Oxid des Urans. In der Natur kommt es zusammen mit dem Urantrioxid als Uraninit vor, wobei der ursprünglich aus Urandioxid bestehende Uraninit teilweise zu Urantrioxid weiteroxidiert wird.

Gewinnung und Darstellung

Urandioxid wird durch Reduktion von Urantrioxid mit Wasserstoff hergestellt.

$\mathrm{UO_3 + H_2 \ \xrightarrow{450\ ^{\circ}C} \ UO_2 + H_2O}$

Die Darstellung des Urandioxides geschieht dabei im Rahmen der Brennelementeherstellung im AUC-Verfahren, bei dem Uranhexafluorid aus der Urananreicherung mit Hilfe von Wasser, Ammoniak und Kohlenstoffdioxid zu Ammoniumuranylcarbonat und dann durch Erhitzen zu Urantrioxid reagiert. Dieses wird anschließend mit Wasserstoff zu Urandioxid reduziert.^[3]

Eine alternative Urandioxid-Herstellung erfolgt durch Wiederaufbereitung von Brennelementen im PUREX-Prozess, bei dem nach der Extraktion Uranylnitrat gebildet wird, das wiederum durch Erhitzen in Urantrioxid umgewandelt und anschließend zu Urandioxid reduziert wird.^[4]

Eigenschaften

Urandioxid-Luft-Gemische (Staubwolken) sind explosionsfähig, als feines Pulver reagiert es heftig mit der Luft unter Freisetzung von Wärme (pyrophor). Hierbei verbrennt es zu Triuranoctoxid U₃O₈.

Urandioxid weist ein kubisches Kristallsystem auf, hat die Raumgruppe $Fm \bar3 m$, der Strukturtyp ist der CaF₂-Typ (Fluorit) und die Koordinationszahlen sind U[8], O[4].

Anwendungen

Urandioxid ist der wichtigste Kernbrennstoff in Atomreaktoren. Es wird zu sogenannten „Pellets“ verarbeitet, um in Brennstäben genutzt zu werden. Weiterhin wurde es früher als farbgebender Zusatz in diversen Gläsern und Keramiken genutzt. In Form eines URDOX-Widerstandes mit Heißleitereigenschaften diente er zur Strombegrenzung in Heizkreisen von Elektronenröhrengeräten

Quellen

1. ↑ ^{a b} Eintrag zu Urandioxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 16. November 2007 (JavaScript erforderlich)
2. ↑ Nicht explizit in RL 67/548/EWG, Anh. I gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Uranverbindungen“; Eintrag in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 30. März 2009 (JavaScript erforderlich)
3. ↑ M. Volkmer: Basiswissen Kernenergie, Hamburgische Elektricitäts-Werke-AG, 1996, S. 76; ISBN 3-925986-09-X.
4. ↑ Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1988, S. 1616; ISBN 3-527-26169-9.

Weblinks

• Urandioxid bei www.webelements.com