УРАН

Уран (U) — радиоактивный химический элемент III группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Относится к семейству актиноидов (см.). Порядковый номер 92, ат. вес (масса) 238,07. Уран — металл серебристо-белого цвета, плотность 19,05 г/см³, t°_пл 1130°. Открыт в 1789 г. немецким химиком Клапротом (M. H. Klaproth) и назван в честь планеты Уран.

Уран широко распространен в природе, обнаруживается в связанном состоянии в различных рудах (уранит, карнотит, отенит и др.), в углекислых и нефтяных отложениях, в морской воде и др. Среднее содержание У. в земной коре составляет 2,5-10~4% (по массе). Являясь радиоактивным элементом, У. в значительной степени влияет на уровень естественного радиоактивного фона (см. Фон радиационный); У.— основное энергетическое сырье для получения ядерного горючего. В природных условиях встречается в виде изотопов: 238U (99,285%), ²³⁴U (0,005%) и ²³⁵U (0,71%). В урановых рудах, служащих источником промышленного получения урана, встречаются и другие элементы уранового ряда (²²⁶Ra, ²²²Rn, ²¹⁰Po и др.).

Химически Уран обладает высокой активностью, вступает во взаимодействие с многочисленными органическими и неорганическими соединениями; со фтором образует фториды четырехвалентного и шестивалентного урана (UF₄ и UF₆), с кислородом образует двуокись (UO₂), трехокись (UO₃), закись-окись (U₃O₈) и пероксид (UO₄-2H₂O).

Основной изотоп ²³⁸U является родоначальником радиоактивного ряда; период полураспада — 4,49*10⁹ лет; 1 мг естественного У. испускает около 25,4 альфа-частиц в 1 сек., что составляет 6,8*10^-10 кюри/мг (25,16 Бк/мг). В процессе распада 238U образуется несколько радиоактивных элементов; конечным продуктом распада является стабильный изотоп свинца (206Pb).

Изотопы У. обладают нек-рыми специфическими свойствами: 238U способен захватывать нейтроны с образованием трансурановых элементов (см. Актиноиды), 235U под действием нейтронов расщепляется с освобождением громадного количества энергии. Урановые минералы содержат ряд радиоактивных элементов уранового ряда (радий, полоний, радон, свинец и др.). В природных рудах У. находится в равновесном состоянии с продуктами своего распада.

Уран относится к биоэлементам и входит в состав органов и тканей животных и человека. Естественное содержание У. в скелете — ок. 59, в почках — ок. 7 мкг. Уран и его соединения поступают в организм через органы дыхания, жел.-киш. тракт и кожу. Суточное поступление с пищей и жидкостями составляет ок. 1,9 мкг.

Степень всасывания У. в организме при различных путях поступления зависит от растворимости соединений У. Растворимые соединения У. (азотнокислый уранил, фтористый уранил, трехокись урана, пятихлористый уран, аммониевые и натриевые соли урана) проникают через кожу в значительных количествах. Труднорастворимые соединения урана (UO₂, UO₄, U₃O₈) практически не всасываются через кожу.

В зависимости от величины всасывания (Д) при ингаляционном поступлении все соединения урана делят на ряд ингаляционных классов — Д, Н, Г. Такие соединения урана, как UF₆, UO₂F₂ и UO₂(NO₃)₂, быстро всасываемые легочной тканью, отнесены к классу Д. Менее растворимые соединения — UO₃ UF₄ и UCI₄ отнесены к классу Н, а почти нерастворимые UO₂ и U₃O₈ — к классу Г. Для веществ классов Д и Н величина f₁ принята равной 0,05; для соединений класса Г величина f₁ составляет 0,002.

Основными органами депонирования У. являются почки, печень и кости. Авторадиографически показано, что У. преимущественно откладывается на поверхностных структурах кости, откуда легко попадает в кровь и повторно очень медленно распределяется по всему объему минеральной части кости. Перераспределение У. по всему объему кости может продолжаться в течение нескольких месяцев после введения. По этой причине принято, что изотопы урана 229U, 230U, 231U, 237U, 239U и 240U распределяются равномерно на поверхности кости, а изотопы урана 232U, 233U, 234U, 235U, 236U и 238U распределяются по всему объему минеральной части кости.

Отложение Урана в различных частях скелета неодинаково; наибольшие количества его откладываются в позвоночнике, наименьшие — в костях черепа. В почках У. распределяется неравномерно, большая часть его откладывается в корковом слое; в более поздние сроки после поступления У. концентрируется в дистальных канальцах и клубочках почек.

Выделение У. из организма независимо от пути поступления происходит с калом и мочой; большая часть выделяется с мочой в первые 24 часа; выведение с калом незначительно и не превышает 1—3% от общего количества У., выводимого из организма.

Клиническая картина поражения растворимыми и труднорастворимыми соединениями У. имеет определенное сходство. Различают несколько периодов в течении урановой интоксикации. Скрытый период продолжается от нескольких часов до нескольких суток, характеризуется общей вялостью, снижением аппетита. Появление основных симптомов происходит на 5—7-е сутки, исход интоксикации — на 15—30-е сутки. Отдаленные последствия поражений — от нескольких месяцев до нескольких лет. В нек-рых случаях основные симптомы появляются на 3—4-е сутки.

В экспериментах на животных при ингаляционном поступлении У. отмечались начальные явления пневмонии, в последующие дни — симптомы поражения почек. На 10—13-е сутки — мышечная слабость, у нек-рых животных — паралич мышц конечностей. Развивались выраженные изменения в крови: ускорение РОЭ, лейкоцитоз (до 20 тыс. в 1 мкл), сдвиг формулы крови влево, лимфопения, моноцитоз, уменьшение количества эозинофилов.

При острой интоксикации в наибольшей степени страдают почки. Заболевание протекает по типу токсического нефрита, в тяжелых случаях сопровождается уремическим состоянием. Наблюдается сочетанное поражение печени и почек, Нарушается углеводный, белковый, жировой и водный обмен. В крови увеличивается небелковый азот и азот мочевины. Отмечаются функциональные и органические поражения ц. н. с.

Хроническая урановая интоксикация развивается в результате многократного длительного воздействия различных соединений У. В крови происходит снижение концентрации гемоглобина, числа эритроцитов, лейкоцитов, ретикулоцитов, тромбоцитов. В моче периодически отмечают повышенное содержание сахара, белка. Нарушается функция печени, сердечно-сосудистой системы, эндокринных желез. Нарушения нервной системы проявляются в виде астенического синдрома, вегетативной дисфункции.

В отдаленные сроки после поражения при длительной урановой интоксикации у животных отмечаются нарушения половой функции и репродуктивной способности; после ингаляции 235U, обладающего значительно большей радиоактивностью, чем 238U, в отдаленные сроки возникали злокачественные новообразования в легких (см. Лучевые повреждения). У человека острое отравление шестифтористым ураном сопровождается поражением дыхательных путей и почек; больные жалуются на удушье, боли за грудиной. При этом наблюдаются цианоз, кашель, отек легких, выделение зелено-серой мокроты, иногда с кровью.

Для ускорения выведения У. из организма рекомендуют натрийдикальциевую соль диэтилентриаминпентаметилфосфоновой к-ты (Na Са2 ДТПФ, пентафацин) и кальций-динатриевую соль диэтилендиамино-изопропилдифосфоновой к-ты (CaNa2 ЭДДИФ, фосфицин). В случае ингаляционного поражения — вдыхание аэрозоля 5% р-ра пентафацина или фосфицина, внутрь диакарб (фонурит) 0,25 г в первые часы после интоксикации как специфическое средство, предупреждающее поражение почек; в тяжелых случаях гемодиализ.

Гигиена труда при работе с ураном

На урановых рудниках помимо таких вредных факторов, как рудничная пыль, взрывные газы, шум, вибрация, возможно неблагоприятное воздействие радионуклидов семейства U — Ra, поступающих в воздух в виде аэрозолей, а также радиоактивного газа — радона (Rn) и его дочерних продуктов (см. силикоза (см.), вызывает хрон. бронхит; рак легкого, по данным различных исследователей, может возникать через 11—25 лет после начала работы.

Переработка урановых руд и получение солей У. связана с теми же радиационными факторами, что и добыча У. При нагревании и плавлении металлического У. возрастают уровни бета-излучения вследствие перераспределения продуктов распада У. (234Th и 234Pa) , накапливания их в окалине на тиглях. В производстве тепловыделяющих элементов (твэлов) из У., обогащенного изотопом 235U, основным вредным фактором являются альфа-активные аэрозоли.

Накопление обогащенного У. в легких определяется замером гамма-излучения изотопа 235U с помощью специальных счетчиков (см. Радиоизотопные диагностические приборы).

Поступление через органы дыхания растворимых соединений У. не должно превышать 2,5 мг в 1 сутки, а через органы пищеварения — 150 мг в 1 сутки. При работе с урансодержащими минеральными соединениями неизвестной растворимости предельно допустимое поступление (ПДП) через органы дыхания и допустимая концентрация (ДК) для персонала в воздухе производственных помещений (по суммарной альфа-активности радионуклидов уранового ряда) приняты равными соответственно 0,025 мккюри (9,25•10² Бк) в 1 год и 1*10^-14 кюри/л (3,7 *10^-4 Бк/л). Допустимая концентрация в воздухе 235U — 6*10^-14 кюри/л (22,2*10^-4 Бк/л).

В целях профилактики на рудниках проводят обеспыливающие мероприятия, активное проветривание. При переработке руд, получении солей У. необходимы увлажнение руды перед обработкой, механизация погрузочно-разгрузочных работ, внедрение автоматических линий обработки, дистанционное наблюдение и управление процессом, механическая вентиляция, обеспечивающая при 5—7-кратном воздухообмене значительный сдвиг равновесия между Rn и его дочерними продуктами. Работу с обогащенным У. необходимо проводить в герметичных боксах при разряжении в пределах 10—20 мм вод. ст. с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожных покровов. Регулярно должен осуществляться дозиметрический контроль (см.).

Библиогр.: Андреева О. С., Бадьин В. И. и Корнилов А. Н. Природный и обогащенный уран, Радиационно-гигиенические аспекты, М., 1979, библиогр.; Борисов В. П. и др. Неотложная помощь при острых радиационных воздействиях, М., 1976; Быховский А. В. Гигиенические вопросы при подземной разработке урановых руд, М., 1963, библиогр.; Вопросы гигиены труда на урановых рудниках и обогатительных предприятиях, под ред. Г. М. Пархоменко и др., М., 1971; Галибин Г. П. и Новиков Ю. В. Токсикология промышленных соединений урана, М., 1976; Журавлев В. Ф. Токсикология радиоактивных веществ, М., 1982; Уран и бериллий, Проблема выведения из организма, под ред. В. С. Балабухи, с. 59, М., 1976; Фармакология и токсикология урановых соединений, пер. с англ., т. 2, М., 1951.

В. Ф. Журавлев; Г. М. Пархоменко (гиг.).