Урановое стекло
Ура́новое стекло́ —
Названия
Встречаются и другие наименования уранового стекла. Канарское, или канареечное стекло — это наиболее старое название, которое впервые было использовано в 1840-х годах в Англии.
Состав
Для урановых стёкол рекомендуются
Уран вводится в шихту в виде одного из следующих окислов:
- жёлтого ураната натрия Na2UO4
- тёмно-зелёного смешанного оксида урана U3O8 (то есть, UO2 * 2UO3)
- оранжевого триоксида урана UO3
- коричневого диоксида урана UO2
Необходимо отметить, что жёлтый или жёлто-зелёный цвет стекла не является однозначным признаком содержания в стекле оксидов урана. Окрашивающими в жёлтый или жёлто-зелёный цвет могут быть соединения кадмия, серы, селена, также органические красители — мука, крахмал, крупа, которые дают золотистую жёлтую окраску стеклу. Стекло, действительно содержащее оксиды урана, даёт специфический флуоресцирующий (светящийся) жёлтый или жёлто-зелёный цвет.
Стандартизованные урановые стёкла с точно выдержанным химическим составом и режимом стекловарения:
- боро-силикатное оптическое стекло жёлтое ЖС19 — 1,37 % UO3 через нитрат уранила UO2(NO3)6H2O
- цинк-фосфатное оптическое стекло зелёное ЗС7 — 2,80 % UO3 через уранат натрия Na2UO4
Изготовители-поставщики обычно сопровождают каждую поставку паспортом (актом заводского лабораторного испытания) и указывают группу, тип стекла и дополнительно раскрывают химический состав, указывая точно на содержание в стекле оксидов урана и других химических элементов.
Свойства
Урановое стекло имеет высокий коэффициент преломления. Как правило, стёкла имеют сильную цветную окраску. Коэффициент температурного расширения мал, чем обусловил использование в качестве материала корпуса электронных ламп. Одним из заметных качеств стёкол с содержанием урана до 20 %, является флуоресценция в ультрафиолетовых лучах. Это отличает урановое стекло от стекла, окрашенного в жёлтый церием. Флуоресценцию вызывает свет от синего до ультрафиолетового с максимумом на границе видимого диапазона и ультрафиолета, около 400нм.
История
Появление уранового стекла оценивается по крайней мере 79 годом н. э.[1], которым датируют мозаику, найденную на римской вилле на мысе Позиллипо в Неаполитанском заливe (Италия) в 1912 году[2][3] и содержащую жёлтое стекло с 1 % содержанием оксида урана. Начиная с конца Средних веков, настуран (уранит) начали добывать из серебряных рудников Габсбургов вблизи города Санкт-Иоахимшталь в Богемии (в настоящее время Яхимов, Чехия) и использовать как краситель в местном стекольном производстве. До 1898 года здесь было произведено более 1600 тонн всевозможных изделий из уранового стекла.
История массового производства начинается в 1830-х годов. С 1830 года Гусевский завод в России также начал выпуск аналогичных изделий. До Второй мировой войны использовался природный уран, но, когда производство уранового стекла возобновилось в 1959 году, оно уже использовало обеднённый уран, что сильно удорожает изделия. В настоящее время (2004 год) несколько компаний в США и Чехии всё ещё производят урановое стекло (например, Glassd Art Glass, Mosser, Summit Glass и Fenton Glass), но это исключительно декоративные предметы, а не столовая посуда.
Содержание урана в стекле часто составляет порядка 2 массовых процентов, а, например, содержание урана в некоторых стёклах, изготовленных в начале 1900-х годов, достигало 25 %[4].
До массового появления доступных источников ультрафиолетового излучения о способности уранового стекла флуоресцировать большинство не догадывалось.
Радиоактивность
Радиоактивность природного урана обусловлена в основном изотопами 238U и его дочерним нуклидом 234U. Так как уран
.
Любое радиоактивное вещество опасно при попадании внутрь организма и очень опасно, если будет включено в
Если был использован химически чистый уран, очищенный от дочерних продуктов распада, прежде всего радия, то изделия первые столетия служат лишь слабым источником альфа-лучей, которые не могут проникнуть даже сквозь эпителий кожи или лист бумаги, однако с течением времени (порядка тысячи лет) в нём накапливаются заметные продукты распада, что приводит со временем к значительному росту радиоактивности. Наиболее безопасна добавка обеднённого урана-238. К вековому равновесию уран приходит через 830000 лет, что в быту недостижимо. Невозможно отравиться ураном при регулярном употреблении пищи из посуды уранового стекла, тут уместна аналогия с невозможностью отравиться свинцом при использовании хрусталя. При этом известно о повышенной смертности стеклодувов, работавших с урановым стеклом и урановой шихтой. Теоретически попадание соединений урана в организм возможно и в работе гравёров и шлифовщиков на этом производстве, но поскольку стекло из природного урана не производится уже много лет, проверить это проблематично.
Очень подробный анализ радиационного облучения, вызванного ураном в стеклянной посуде, можно найти в публикации Комиссии по ядерному регулированию «Систематическая радиологическая оценка исключений в отношении источников и побочных продуктов» (NUREG 1717)[4].
Существуют три основных пути облучения, связанные с урановым стеклом:
- Облучение тела гамма-лучами, испускаемыми радионуклидами в стекле.
- Воздействие на кожу рук бета-частиц, испускаемых радионуклидами в стекле.
- Проглатывание урана, выщелоченного в пищу, которая контактировала со стеклом.
При оценке эффективных эквивалентов дозы для различных потенциальных путей облучения, NUREG-1717 пришёл к выводу, что самые высокие дозы будут у персонала, участвующего в транспортировке стеклянной посуды. Эта максимальная расчётная доза, 4 мбэр/год, составляет примерно 1-2 % среднегодового облучения жителя США[4].
-
Молочно-урановое стекло начала XX века
-
Силовой триод. У места выхода электродов использовано урановое стекло
-
Бусы при обычном и ультрафиолетовом освещении в темноте
-
Декоративная фигура
-
При обычном освещении
-
То же при ультрафиолетовом освещении
См. также
- Уранин
Примечания
- ↑ Uranium . Los Alamos National Laboratory. Дата обращения: 14 января 2007. Архивировано 17 октября 2004 года.
- ↑ Emsley, Nature’s Building Blocks (2001), page 482
- ↑ The Earliest Known Use of a Material Containing Uranium by Earle R. Caley, Isis, Vol. 38, No. 3/4 (Feb., 1948).
- ↑ 1 2 3 История и свойства уранового стекла Архивная копия от 10 мая 2021 на Wayback Machine // Сайт Музея радиации и радиоактивности Ок-Риджских ассоциированных университетов (ORAU)[англ.]