stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
اورانیوم
پیدایش > تولید و استخراج

مقالهٔ اصلی: استخراج اورانیوم
تولید جهانی اورانیوم در سال ۲۰۲۱ برابر با ۴۸٬۳۳۲ تن (یکا) بود که از این میزان، ۲۱٬۸۱۹ تن (۴۵٪) در قزاقستان استخراج شد. دیگر کشورهای مهم در استخراج اورانیوم عبارت‌اند از نامیبیا (۵٬۷۵۳ تن)، کانادا (۴٬۶۹۳ تن)، استرالیا (۴٬۱۹۲ تن)، ازبکستان (۳٬۵۰۰ تن) و روسیه (۲٬۶۳۵ تن).
سنگ معدن اورانیوم به چند روش استخراج می‌شود: استخراج روباز، استخراج زیرزمینی، استخراج درجا و استخراج چاه‌محور. سنگ معدن اورانیوم کم‌عیار معمولاً حاوی ۰٫۰۱ تا ۰٫۲۵٪ اکسیدهای اورانیوم است و استخراج فلز از این سنگ‌ها نیازمند اقدامات گسترده‌ای است. سنگ‌های پرعیاری که در نهشته‌های حوضه آتاباسکا در ساسکاچوان، کانادا یافت می‌شوند، به‌طور میانگین تا ۲۳٪ اکسیدهای اورانیوم دارند.
برای استخراج، سنگ معدن اورانیوم ابتدا خرد شده و به پودر ریز تبدیل می‌شود، سپس با استفاده از اسید یا قلیا شسته می‌شود. شیرآبه حاصل تحت فرآیندهایی نظیر رسوب‌گیری، استخراج با حلال و تبادل یونی قرار می‌گیرد. محصول نهایی که کیک زرد نام دارد، حداقل ۷۵٪ اکسیدهای اورانیوم (U3O۸) را دربردارد. کیک زرد سپس طی فرایند تکلیس برای حذف ناخالصی‌ها پیش از پالایش و تبدیل پردازش می‌شود.
اورانیوم با درجه تجاری را می‌توان از طریق اکسایش-کاهش هالیدهای اورانیوم با فلزهای قلیایی یا فلزهای قلیایی خاکی تولید کرد. همچنین، اورانیوم فلزی را می‌توان از طریق برق‌کافت KUF
5 یا اورانیوم تترافلورید که در کلسیم کلرید (CaCl
2) و سدیم کلرید (سدیمCl) مذاب حل شده است، به دست آورد. اورانیوم بسیار خالص از طریق گرماکافت هالیدهای اورانیوم بر روی یک رشته داغ تولید می‌شود.
تولید جهانی اورانیوم (معادن) و میزان تقاضا
کیک زرد ترکیبی غلیظ از اکسیدهای اورانیوم است که برای استخراج اورانیوم خالص، بیشتر پالایش می‌شود.
تولید اورانیوم در سال ۲۰۱۵، بر حسب تن
پیدایش > منابع و ذخایر

برآورد شده است که ۶٫۱ میلیون تن اورانیوم در سنگ‌هایی وجود دارد که استخراج اقتصادی آن‌ها با قیمت ۱۳۰ دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم اورانیوم ممکن است، در حالی که ۳۵ میلیون تن به عنوان منابع معدنی طبقه‌بندی می‌شوند (با چشم‌انداز منطقی برای استخراج اقتصادی در آینده).
استرالیا دارای ۲۸٪ از ذخایر شناخته‌شده سنگ معدن اورانیوم در جهان است و بزرگ‌ترین ذخیرهٔ منفرد اورانیوم در معدن المپیک دم در استرالیای جنوبی واقع شده است. ذخایر قابل توجهی از اورانیوم نیز در باکوما، یکی از زیر استانهای امبومو در جمهوری آفریقای مرکزی وجود دارد.
بخشی از اورانیوم نیز از تسلیحات هسته‌ای ازکارافتاده به دست می‌آید. به عنوان نمونه، در سال‌های ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۳، روسیه ۱۵٬۰۰۰ تن اورانیوم کم‌غنی‌شده را در چارچوب برنامهٔ از مگاتن تا مگاوات به ایالات متحده عرضه کرد.
علاوه بر این، تخمین زده می‌شود که ۴٫۶ میلیارد تن اورانیوم در آب دریا حل شده باشد. دانشمندان ژاپنی در دهه ۱۹۸۰ نشان دادند که استخراج اورانیوم از آب دریا با استفاده از تبادل یونی از نظر فنی امکان‌پذیر است. آزمایش‌هایی برای استخراج اورانیوم از آب دریا انجام شده‌اند، اما بازده این فرایند به دلیل وجود کربنات در آب پایین بوده است. در سال ۲۰۱۲، پژوهشگران آزمایشگاه ملی اوک ریج موفق به توسعهٔ مادهٔ جاذب جدیدی به نام HiCap شدند که با حفظ سطحی مولکول‌های جامد، گاز یا یون‌ها، به‌طور مؤثری فلزات سمی را از آب حذف می‌کند. این نتایج توسط محققان آزمایشگاه ملی شمال‌غربی پاسیفیک تأیید شد.
پیدایش > بازار

در سال ۲۰۰۵، ده کشور بیشتر تولیدات اکسییدهای اورانیوم متمرکز جهان را تأمین کردند: کانادا (۲۷٫۹٪)، استرالیا (۲۲٫۸٪)، قزاقستان (۱۰٫۵٪)، روسیه (۸٫۰٪)، نامیبیا (۷٫۵٪)، نیجر (۷٫۴٪)، ازبکستان (۵٫۵٪)، ایالات متحده آمریکا (۲٫۵٪)، آرژانتین (۲٫۱٪) و اوکراین (۱٫۹٪). در سال ۲۰۰۸، پیش‌بینی شده بود که قزاقستان تولید خود را افزایش داده و تا سال ۲۰۰۹ بزرگ‌ترین تأمین‌کننده اورانیوم جهان شود؛ قزاقستان از سال ۲۰۱۰ تاکنون بازار اورانیوم جهان را تسلط کرده است. در سال ۲۰۲۱، سهم این کشور ۴۵٫۱٪ بود، که پس از آن نامیبیا (۱۱٫۹٪)، کانادا (۹٫۷٪)، استرالیا (۸٫۷٪)، ازبکستان (۷٫۲٪)، نیجر (۴٫۷٪)، روسیه (۵٫۵٪)، چین (۳٫۹٪)، هند (۱٫۳٪)، اوکراین (۰٫۹٪) و آفریقای جنوبی (۰٫۸٪) قرار داشتند، با تولید کل ۴۸٬۳۳۲ تن در سطح جهانی. بیشتر اورانیوم نه از طریق استخراج معمولی زیرزمینی معادن (۲۹٪ تولید)، بلکه از طریق لیچینگ درجا (۶۶٪) تولید شده است.
در اواخر دهه ۱۹۶۰، ژئولوژیست‌های سازمان ملل ذخایر عمده‌ای از اورانیوم و سایر مواد معدنی نادر را در سومالی کشف کردند. این کشف بزرگ‌ترین از نوع خود بود و کارشناسان صنعتی تخمین می‌زدند که ذخایر آن بیش از ۲۵٪ از ذخایر شناخته‌شده اورانیوم جهان با ظرفیت ۸۰۰٬۰۰۰ تن در آن زمان باشد.
عرضه نهایی موجود به‌طور کلی برای حداقل ۸۵ سال آینده کافی به نظر می‌رسد، گرچه برخی مطالعات نشان می‌دهند که کمبود سرمایه‌گذاری در اواخر قرن بیستم ممکن است در قرن بیست‌ویکم مشکلاتی در عرضه ایجاد کند.
ذخایر اورانیوم به‌نظر می‌رسد که به‌صورت توزیع لگاریتمی نرمال باشد. به ازای هر کاهش ده‌برابری در درجه سنگ معدن، مقدار اورانیوم قابل استخراج ۳۰۰ برابر افزایش می‌یابد.
به عبارت دیگر، معادن با درجه بالا کمیاب هستند و در مقابل معادن با درجه پایین به میزان قابل توجهی بیشتر در دسترس می‌باشند.
منابع و ذخایر

در ابتدای کشف اورانیوم این باور رایج بود که این عنصر بسیار کمیاب است اما بعد از گذشت یک دهه، معادن بزرگی از اورانیوم در نقاط مختلف جهان پیدا شد. تخمین زده می‌شود که ۵٫۵ میلیون تن اورانیوم در ذخایر سنگ معدن وجود دارد که از نظر اقتصادی در ۵۹ دلار بر هر پوند اورانیوم قابلیت رشد و ترقی دارند،
درحالی‌که ۳۵ میلیون تن به عنوان منابع معدنی طبقه‌بندی می‌شوند (چشم‌انداز معقول برای استخراج اقتصادی احتمالی). قیمت‌ها از حدود ۱۰ دلار در هر پوند در ماه مه ۲۰۰۳ به ۱۳۸ دلار در هر پوند در ژوئیه ۲۰۰۷ رسید. این امر باعث افزایش زیاد هزینه در زمینه کاوش شده‌است، با هزینه ۲۰۰ میلیون دلار در سال ۲۰۰۵ در سراسر جهان، ۵۴ درصد نسبت به سال قبل افزایش یافته‌است. این روند تا سال ۲۰۰۶ ادامه یافت، هنگامی که هزینه‌های اکتشاف به بیش از ۷۷۴ میلیون دلار رسید، یک افزایش بیش از ۲۵۰٪ نسبت به سال ۲۰۰۴ داشته‌است. سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) گفت که ارقام اکتشاف سال ۲۰۰۷ احتمالاً با آمار سال ۲۰۰۶ مطابقت دارد.
استرالیا ۳۱٪ از ذخایر شناخته شده سنگ معدن اورانیوم جهان را در اختیار دارد. بزرگ‌ترین معدن اورانیوم جهان نیز معدن سد المپیک در استرالیای جنوبی است. یک ذخیره قابل توجه از اورانیوم در باکوما، منطقه ای در مابومو در جمهوری آفریقای مرکزی وجود دارد. یکی دیگر از منابع قابل توجه، اورانیوم حاصله از نابودسازی سلاح‌های هسته ای است. مانند برنامه مگاتن به مگاوات. تخمین زده می‌شود که ۴٫۶ میلیارد تن اورانیوم محلول در آب دریا باشد (دانشمندان ژاپنی در دهه ۱۹۸۰ نشان دادند که استخراج اورانیوم از آب دریا با استفاده از تبادل‌های یونی از نظر فنی امکان‌پذیر است). بررسی‌هایی برای استخراج اورانیوم از آب دریا انجام شده اما به دلیل کربنات موجود در آب دریا بازدهی کم بوده‌است. در سال ۲۰۲۰، محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) توسعه موفقیت‌آمیز یک مادهٔ جاذب جدید موسوم به HiCaP را اعلام کردند که بازداری سطح مولکول‌ها، اتم‌ها یا یون‌های جامد یا گاز را انجام می‌دهد و طبق نتایج تأیید شده توسط محققان در آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام، به‌طور مؤثر فلزات سمی را از آب خارج می‌کند.
منابع و ذخایر > تولید

در سال ۲۰۰۵ هفده کشور اکسیدهای اورانیوم غلیظ تولید کردند: کانادا(۲۹٫۷٪ از تولید جهانی)، استرالیا(۲۲٪)، قزاقستان(۱۰٫۵٪)، روسیه(۸٫۰٪)، نامیبیا(۷٫۵٪)، نیجر(۷٫۴٪)، ازبکستان(۵٫۵٪)، ایالات متحده(۲٫۵٪)، آرژانتین(۲٫۱٪)، اوکراین(۱٫۹٪) و چین(۱٫۷٪). قزاقستان همچنان به افزایش تولید خود ادامه می‌دهد و احتمالاً با تولید پیش‌بینی شده ۱۲۸۲۶ تن در مقایسه با کانادا با ۱۱۱۰۰ تن و استرالیا با ۹۴۳۰ تن به بزرگ‌ترین تولیدکننده اورانیوم در جهان در سال ۲۰۰۹ تبدیل شده‌است. در اواخر دهه ۱۹۶۰، زمین شناسان سازمان ملل هم چنین ذخایر مهم اورانیوم و سایر ذخایر معدنی کمیاب در سومالی را کشف کردند. این یافته در نوع خود بزرگ‌ترین بود، به طوری که کارشناسان صنعت بیش از ۲۵٪ ذخایر اورانیوم شناخته شده در جهان را ۸۰۰۰۰۰ تن تخمین زده‌اند.
اعتقاد بر این است که عرضه نهایی موجود حداقل برای ۸۵ سال آینده کافی است، اگرچه برخی مطالعات حاکی از کمبود سرمایه‌گذاری در اواخر قرن بیستم است که ممکن است در قرن ۲۱ مشکلات عرضه را ایجاد کند.
به نظر می‌رسد که ذخایر اورانیوم به صورت توزیع لگاریتمی طبیعی باشد. برای هر ده برابر کاهش در درجه سنگ معدن، ۳۰۰ برابر افزایش در مقدار اورانیوم قابل بازیافت وجود دارد. به عبارت دیگر، سنگ معدن در درجه بالا، به مقدار کمی وجود دارد و به تناسب مقدار بیشتری سنگ معدن با درجه بسیار کم تری در دسترس است.
ترکیب‌ها > حالات اکسیداسیون و اکسیدها > اکسیدها

همچنین ببینید: اکسید اورانیوم
تری‌اورانیوم اکتوکسید (چپ) و اورانیوم دی‌اکسید (راست) دو نوع اکسید اورانیوم رایج هستند.
کیک زرد اورانیوم خشک شده، که در بسیاری از آسیاب‌های بزرگ تولید می‌شود، شامل توزیعی از گونه‌های اکسیداسیون اورانیوم در اشکال مختلف است که از اکسید شده‌ترین تا کم‌اکسید شده‌ترین قرار می‌گیرند. ذراتی که زمان اقامت کوتاهی در کلسینر دارند معمولاً کمتر اکسید شده‌اند نسبت به آن‌هایی که زمان اقامت طولانی‌تری دارند یا ذراتی که در اسکرابر کلاهک بازیابی می‌شوند. محتوای اورانیوم معمولاً به U
3O
8 اشاره دارد، که به دوران پروژه منهتن بازمی‌گردد زمانی که U
3O
8 به‌عنوان استاندارد گزارش‌دهی شیمی تجزیه‌ای استفاده می‌شد.
رابطه‌های فازی در سیستم اورانیوم-اکسیژن پیچیده است. مهم‌ترین حالات اکسیداسیون اورانیوم، اورانیوم(IV) و اورانیوم(VI) هستند و دو اکسید متناظر آن‌ها به‌ترتیب اورانیوم دی‌اکسید (UO
2) و تری‌اکسید اورانیم (UO
3) هستند. سایر اکسید اورانیومها مانند اورانیوم مونوکسید (UO)، دی‌اورانیوم پنتاکسید (U
2O
5)، و اورانیل پروکسید (UO
4·2H
۲O) نیز وجود دارند.
رایج‌ترین اشکال اکسید اورانیوم، تری‌اورانیوم اکتوکسید (U
3O
8) و UO
2 هستند. هر دو نوع اکسید به‌صورت جامد هستند و در آب حل‌شدنی کم دارند و در طیف وسیعی از شرایط محیطی پایدار هستند. تری‌اورانیوم اکتوکسید (بسته به شرایط) پایدارترین ترکیب اورانیوم است و فرم غالب آن در طبیعت می‌باشد. اورانیوم دی‌اکسید فرمی است که اورانیوم عمدتاً به‌عنوان سوخت راکتور هسته‌ای استفاده می‌شود. در دمای محیط، UO
2 به‌تدریج به U
3O
8 تبدیل می‌شود. به‌خاطر پایداری‌شان، اکسیدهای اورانیوم معمولاً به‌عنوان فرم شیمیایی ترجیحی برای ذخیره‌سازی یا دفع در نظر گرفته می‌شوند.
ترکیب‌ها > حالات اکسیداسیون و اکسیدها > شیمی آبی

نمک‌های بسیاری از عدد اکسایشهای اورانیوم در آب حل‌شدنی هستند و می‌توان آن‌ها را در محلول آبی مطالعه کرد. رایج‌ترین اشکال یونی U3+
 (قرمز مایل به قهوه‌ای)، U4+
 (سبز)، UO+
2 (ناپایدار) و اورانیل (زرد) برای U(III), U(IV), U(V) و U(VI) به‌ترتیب هستند. چندین ترکیب جامد و نیمه‌فلزی مانند UO و اورانیوم مونوسولفید برای حالت اکسیداسیون رسمی اورانیوم(II) وجود دارد، اما یون‌های ساده‌ای که در محلول برای این حالت وجود داشته باشند، شناخته نشده‌اند. یون‌های U3+
 هیدروژن را از آب آزاد می‌کنند و بنابراین به‌عنوان ترکیب‌هایی با پایداری پایین در نظر گرفته می‌شوند. یون UO2+
2 نمایانگر حالت اورانیوم(VI) است و شناخته‌شده است که ترکیب‌هایی مانند کربنات اورانیوم، اورانیل کلرید و اورانیل سولفات تشکیل می‌دهد. UO2+
2 همچنین با ترکیب آلی‌های مختلف چنگالش کمپلکس‌های شیمیایی تشکیل می‌دهد که رایج‌ترین آن‌ها اورانیل استات است.
برخلاف نمک‌های اورانیل اورانیوم و فرم‌های کاتیونی یون چنداتمی اورانیوم-اکسید، اورانات‌ها که نمک‌هایی حاوی آنیون اورانیوم-اکسید چنداتمی هستند، معمولاً در آب حل نمی‌شوند.
ترکیب‌ها > حالات اکسیداسیون و اکسیدها > کربنات‌ها

تعاملات آنیون‌های کربنات با اورانیوم(VI) باعث تغییرات عمده‌ای در نمودار پوربه می‌شود زمانی که محیط از آب به محلول حاوی کربنات تغییر می‌کند. در حالی که بیشتر کربنات‌ها در آب نامحلول هستند (دانش‌آموزان اغلب آموزش می‌بینند که همه کربنات‌ها به‌جز آن‌هایی که از فلزات قلیایی هستند، در آب حل نمی‌شوند)، کربنات‌های اورانیوم اغلب در آب حل می‌شوند. این به این دلیل است که کاتیون U(VI) قادر است دو اکسید انتهایی و سه یا بیشتر کربنات را به‌طور هم‌زمان برای تشکیل کمپلکس‌های آنیونی متصل کند.
| 0 | 1 |
| --- | --- |
اورانیوم در یک محیط آبی غیر کمپلکس (به‌عنوان مثال پرکلریک اسید/هیدروکسید سدیم).: اورانیوم در محلول کربنات
مقادیر نسبی غلظت‌های اشکال مختلف شیمیایی اورانیوم در یک محیط آبی غیر کمپلکس (به‌عنوان مثال پرکلریک اسید/هیدروکسید سدیم).: مقادیر نسبی غلظت‌های اشکال مختلف شیمیایی اورانیوم در یک محلول آبی کربنات.
ترکیب‌ها > حالات اکسیداسیون و اکسیدها > اثرات pH

نمودارهای کسری اورانیوم در حضور کربنات این موضوع را بیشتر توضیح می‌دهند: هنگامی که pH محلول اورانیوم(VI) افزایش می‌یابد، اورانیوم به هیدراته اورانیوم اکسید هیدروکسید تبدیل می‌شود و در pHهای بالا به یک کمپلکس هیدروکسید آنیونی تبدیل می‌شود.
زمانی که کربنات اضافه می‌شود، اورانیوم به مجموعه‌ای از کمپلکس‌های کربنات تبدیل می‌شود، اگر pH افزایش یابد. یکی از اثرات این واکنش‌ها افزایش حلالیت اورانیوم در محدوده pH از ۶ تا ۸ است، که تأثیر مستقیمی بر پایداری بلندمدت سوخت‌های هسته‌ای دی‌اکسید اورانیوم مصرف‌شده دارد.
ترکیب‌ها > هیدریدها، کربیدها و نیتریدها

فلز اورانیوم هنگامی که به دمای ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سلسیوس (۴۸۲ تا ۵۷۲ درجه فارنهایت) برسد با هیدروژن واکنش می‌دهد و هیدرید اورانیوم را تشکیل می‌دهد. دماهای بالاتر به‌طور معکوس هیدروژن را از آن جدا می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود هیدریدهای اورانیوم مواد اولیه مناسبی برای تولید پودر واکنش‌پذیر اورانیوم همراه با ترکیبات مختلف اورانیوم کاربید، نیترید و هالید باشند. دو تغییر بلوری از هیدرید اورانیوم وجود دارد: یک فرم α که در دماهای پایین به‌دست می‌آید و یک فرم β که در دماهای بالاتر از ۲۵۰°C ایجاد می‌شود.
کاربید اورانیومها و اورانیوم نیتریدها هر دو ترکیب‌های شیمیایی ناپاسخ نسبتاً نیمه فلزی هستند که به‌طور حداقلی در اسیدها حل می‌شوند، با آب واکنش می‌دهند و می‌توانند در اتمسفر زمین مشتعل شوند و U
3O
8 تشکیل دهند. کاربیدهای اورانیوم شامل اورانیوم مونوکربید (Uکربن)، اورانیوم دیکربید (UC
2) و دی‌اورانیوم تریکربید (U
2C
3) هستند. هر دو UC و UC
2 با افزودن کربن به اورانیوم مذاب یا با قرار دادن فلز در معرض کربن منوکسید در دماهای بالا به‌دست می‌آیند. U
2C
3 که پایدارتر از ۱۸۰۰°C است، با اعمال تنش مکانیکی به مخلوط گرمایش‌شده UC و UC
2 تهیه می‌شود. نیتریدهای اورانیوم که با قرار دادن فلز در معرض نیتروژن به‌دست می‌آیند، شامل اورانیوم مونو نیترید (UN)، اورانیوم دی‌نیترید (UN
2) و دی‌اورانیوم تری‌نیترید (U
2N
3) هستند.
ترکیب‌ها > هالیدها

تمام فلورایدهای اورانیوم با استفاده از اورانیوم تترافلورید (UF
4) ساخته می‌شوند؛ UF
4 خود با هیدروفلورینه کردن اورانیوم دی‌اکسید تهیه می‌شود. کاهش UF
4 با هیدروژن در دمای ۱۰۰۰°C اورانیوم تری‌فلورید (UF
3) تولید می‌کند. تحت شرایط مناسب دما و فشار، واکنش UF
4 جامد با هگزافلوراید اورانیوم (UF
6) گازی می‌تواند فلورایدهای میانه مانند U
2F
9، U
4F
17 و اورانیوم پنتافلورید را تشکیل دهد.
در دمای اتاق، UF
6 فشار بخار بالایی دارد، که آن را برای فرایند انتشار گازی به‌منظور جداسازی اورانیوم-۲۳۵ نادر از ایزوتوپ رایج اورانیوم-۲۳۸ مفید می‌کند. این ترکیب می‌تواند از اورانیوم دی‌اکسید و هیدرید اورانیوم به‌وسیله فرایند زیر تهیه شود:
در نتیجه UF
6 که یک جامد سفید است، بسیار واکنش شیمیایی (با فلورینه شدن)، به‌راحتی تصعید می‌شود (انتشار بخاری که مانند یک گاز ایده‌آل عمل می‌کند) و شناخته‌شده‌ترین ترکیب فرار اورانیوم است.
یکی از روش‌های تهیه تتراکلرید اورانیوم (UCl
4) ترکیب مستقیم کلر با فلز اورانیوم یا هیدرید اورانیوم است. کاهش UCl
4 با هیدروژن کلرید اورانیوم (III) (UCl
3) تولید می‌کند، در حالی که هالیدهای بالاتر اورانیوم با واکنش با کلر اضافی تهیه می‌شوند. تمام هالیدهای اورانیوم با آب و هوا واکنش می‌دهند.
برومیدها و یدیدهای اورانیوم با واکنش مستقیم برم و ید با اورانیوم یا افزودن UH
3 به اسیدهای آن عناصر تشکیل می‌شوند. نمونه‌های شناخته‌شده شامل: UBr3، اورانیوم تترابرمید، اورانیوم(III) یدید و UI4 هستند. UI
5 هیچ‌گاه تهیه نشده است. اکسی‌هالیدهای اورانیوم در آب حل‌شدنی هستند و شامل اورانیل فلورید، UOCl
2، اورانیل کلرید و UO2Br2 می‌شوند. پایداری اکسی‌هالیدها با افزایش جرم اتمی نسبی هالید مؤلفه کاهش می‌یابد.
ایزوتوپ‌ها

مقالهٔ اصلی: ایزوتوپ‌های اورانیم
ایزوتوپ‌ها > غلظت‌های طبیعی

اورانیوم طبیعی شامل سه ایزوتوپ اصلی است: اورانیوم-۲۳۸ (۹۹٫۲۸٪ فراوانی طبیعی)، اورانیوم-۲۳۵ (۰٫۷۱٪) و اورانیوم-۲۳۴ (۰٫۰۰۵۴٪). هر سه رادیواکتیو و نشر دهنده ذرات آلفا هستند، به استثنای این که هر سه این ایزوتوپ‌ها به احتمال کمی تحت شکافت خود به خود قرار می‌گیرند.
افزون بر این، پنج ایزوتوپ کم مقدار دیگر وجود دارد: اورانیوم-۲۳۹، زمانی تشکیل می‌شود که اورانیوم ۲۳۸ تحت شکافت خود به خودی قرار گیرد، نوترون‌های آزاد شده توسط اتم ۲۳۸ دیگری اسیر می‌شود؛ اورانیوم-۲۳۷، زمانی تشکیل می‌شود که اتم۲ ۲۳۸ یک نوترون را اسیر می‌کند اما دوتای دیگر را منتشر می‌کند، سپس به نپتونیوم-۲۳۷ واپاشی می‌شود؛ و در نهایت، اورانیوم-۲۳۳ که در زنجیرهٔ واپاشی نپتونیوم-۲۳۷ تشکیل شده‌است. همچنین پیش‌بینی می‌شود که توریوم-۲۳۲ باید قادر به فروپاشی دو بتا باشد، که اورانیوم-۲۳۲ تولید شود اما هنوز به صورت آزمایشگاهی مشاهده نشده‌است.
اورانیوم-۲۳۸ پایدارترین ایزوتوپ اورانیوم است با نیمه‌عمر تقریباً ۴٫۴۶۸×۱۰۹ سال، در حدود سن زمین است. اورانیوم-۲۳۵ نیمه عمر تقریباً ۷٫۱۳×۱۰۸ سال و اورانیوم-۲۳۴ نیمه عمر در حدود ۲٫۴۸×۱۰۵ دارند.
برای اورانیوم طبیعی حدود ۴۹٪ از پرتوهای آلفای آن توسط اورانیوم-۲۳۸ و نیز ۴۹٪ توسط اورانیوم-۲۳۴ (چون دومی از اولی تشکیل شده‌است) و حدود ۲٫۰٪ از آنها توسط اورانیوم-۲۳۵ ساطع می‌شود. وقتی‌که زمین جوان بود، احتمالاً حدود یک پنجم اورانیوم آن اورانیوم-۲۳۵ بوده، اما درصد اورانیوم-۲۳۴ احتمالاً بسیار کمتر از این بوده‌است.
اورانیوم-۲۳۸ معمولاً یک نشر دهندهٔ آلفا است (گهگاه دچار شکافت خود به خودی می‌شود)، واپاشی از میان سری‌های اورانیومی، که ۱۸ عضو دارد، درون سرب-۲۰۶ توسط انواع مختلف الگوهای واپاشی صورت می‌گیرد.
زنجیره‌های واپاشی اورانیوم-۲۳۵ که سری‌های آکتینیوم نامیده شده‌است، ۱۵عضو دارد و درنهایت به سرب-۲۰۷ واپاشی می‌شود.
نرخ‌های ثابت واپاشی در این سری‌های واپاشی قابل قیاس با نسبت‌های عناصر والد به دختر در داده‌های رادیومتریک می‌باشد.
اورانیوم-۲۳۴، که یکی از اعضا سری‌های اورانیوم است (زنجیره واپاشی اورانیوم-۲۳۸) به سرب-۲۰۶ که ازیک سری ایزوتوپ‌های نسبتاً کوتاه عمر است، واپاشی می‌شود.
اورانیوم-۲۳۳ از توریوم-۲۳۲ توسط بمباران نوترونی، معمولاً در رآکتورهای هسته ای، ساخته می‌شود و اورانیوم-۲۳۳ نیز شکاف پذیر است.
زنجیرهٔ فروپاشی آن بخشی از سری نپتونیوم را تشکیل می‌دهد و با بیسموت-۲۰۹ و تالیوم-۲۰۵ خاتمه میابد.
اورانیوم-۲۳۵ برای راکتورها و جنگ‌افزارهای هسته‌ای اهمیت دارد، زیرا تنها ایزوتوپ اورانیوم است که در طبیعت روی زمین در مقادیر قابل توجهی که شکاف‌پذیر است، وجود دارد. به این معنی که می‌تواند به دو یا سه قطعه (محصول شکافت) توسط نوترون‌های حرارتی شکافته شود.
اورانیوم-۲۳۸ شکاف پذیر نیست اما یک ایزوتوپ پرثمر است زیرا پس از فعالسازی نوترونی می‌تواند به پلوتونیوم-۲۳۹ یکی دیگر از ایزوتوپ‌های شکاف پذیر تبدیل شود. درواقع هسته‌های اورانیوم-۲۳۸ می‌توانند یک نوترون جذب کنند تا ایزوتوپ رادیواکتیو اورانیوم-۲۳۹ تولید شود. اورانیوم-۲۳۹ توسط نشر بتا به نپتونیوم-۲۳۹ فروپاشی می‌شود، هم چنین یک ساطع کنندهٔ بتا، که به نوبهٔ خود فروپاشی می‌شود در عرض چند روز به پلوتونیوم-۲۳۹ فروپاشی می‌کند. پلوتونیوم-۲۳۹ در اولین انفجار بمب اتمی در آزمایش ترینیتی در ۱۵ ژوئیه ۱۹۴۵ در نیومکزیکو به عنوان مادهٔ شکاف پذیر مورد استفاده قرار گرفت.
ایزوتوپ‌ها > غنی سازی

مقالهٔ اصلی: غنی‌سازی اورانیوم
در طبیعت، اورانیوم به عنوان اورانیوم-۲۳۸ (۹۹٫۲۷۴۲٪) و اورانیوم-۲۳۵ (۰٫۷۲۰۴٪) یافت می‌شود. جداسازی ایزوتوپ، اورانیوم-۲۳۵ شکاف پذیر را برای سلاح‌های هسته ای و اکثر نیروگاه‌های هسته ای غنی می‌سازد. اکثر نوترون‌های آزاد شده توسط یک اتم شکافته شده اورانیوم-۲۳۵ باید بر سایر اتم‌های اورانیوم-۲۳۵ تأثیر بگذارند تا واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای را حفظ کنند. غلظت و مقدار اورانیوم-۲۳۵ مورد نیاز برای دستیابی به این هدف جرم بحرانی نامیده می‌شود.
برای غنی سازی، سهم اورانیوم-۲۳۵ باید بین ۳ تا ۵ درصد باشد.
این فرایند مقدار زیادی از اورانیوم تولید می‌کند که عاری از اورانیوم-۲۳۵ است و به همان نسبت سهم اورانیوم-۲۳۸ افزایش یافته‌است، اورانیوم تخلیه شده یا DU
نامیده می‌شود. برای تخلیه کردن، غلظت ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۵ نباید بیشتر از ۰٫۳٪ باشد.
قیمت اورانیوم ازسال ۲۰۰۱ افزایش یافته‌است، بنابراین غنی سازی پسماندهای حاوی بیش از۰٫۳۵٪ اورانیوم-۲۳۵ برای غنی سازی مجدد در نظر گرفته شده‌است، که سبب رسیدن قیمت اورانیوم هگزافلوراید تضعیف شده، از ۵ دلار در سال ۲۰۰۱ به بالای ۱۳۰ دلار بر هر کیلوگرم در ژوئیه ۲۰۰۷ شده‌است.
فرایند سانتریفیوژ گازی که در آن  هگزافلوراید اورانیوم گازی (UF6) با اختلاف وزن مولکولی بین 235 UF6 و 238 UF6 با استفاده از سانتریفیوژ سرعت بالا ازهم جدا می‌شوند، ارزان‌ترین و پیشرو فرایند غنی سازی است.
فرایند انتشار گاز روشی پیشرو برای غنی سازی بوده و در پروژهٔ منهتن مورد استفاده قرار گرفته‌است. در این فرایند، اورانیوم هگزافلوراید مکرراً از میان یک غشا نقره - روی پراکنده شده و ایزوتوپ‌های مختلف اورانیوم به‌وسیلهٔ سرعت نفوذ از هم جدا می‌شوند (از آنجا که اورانیوم-۲۳۸ سنگین تر است کمی آهسته‌تر از اورانیوم-۲۳۵ نفوذ می‌کند). روش جداسازی ایزوتوپ لیزر مولکولی از یک پرتو لیزری با انرژی معین برای قطع پیوند بین اورانیوم-۲۳۵ و فلوئور استفاده می‌کند. این جدایی، اورانیوم-۲۳۸ را به فلوئور پیوند می‌دهد و به فلز اورانیوم-۲۳۵ اجازه می‌دهد تا از محلول رسوب کند. یک روش غنی سازی جایگزین لیزر به عنوان جداسازی ایزوتوپ لیزر بخار اتمی (AVLIS) شناخته شده‌است و از لیزرهای قابل تنظیم مرئی مانند لیزرهای رنگی استفاده می‌کند. روش دیگری که استفاده می‌شود، انتشار حرارتی مایع است.
کاربردها > نظامی

اصلی‌ترین کاربرد اورانیوم در بخش نظامی در دستگاه‌های نفوذگر با چگالی بالاست. این اسلحه از اورانیوم بدون بار (DU) آلیاژ شده با یک تا دو درصد از عناصر دیگر، مثل تیتانیوم یا مولیبدن تشکیل شده‌است.
در سرعت بالای ضربه، چگالی، سختی، و توانایی شعله‌وری خود به خودی در معرض هوای پرتابه، امکان تخریب اهداف شدیداً زرهی را فراهم می‌کند. تانک زرهی و سایر وسایل نقلیه زرهی نیز می‌توانند به‌وسیلهٔ صفحات اورانیوم خنثی مستحکم شوند. استفاده از اورانیوم بدون بار پس از استفاده از چنین مهمات توسط ایالات متحده، انگلیس و سایر کشورها در جریان جنگ‌ها در خلیج فارس و بالکان، از نظر سیاسی و محیط زیست مورد بحث و جدال قرار گرفت و سوالاتی در رابطه با ترکیبات اورانیوم باقی مانده در خاک پیش آورد. (سندرم جنگ خلیج فارس را ببینید).
اورانیوم خنثی همچنین به عنوان مادهٔ محافظ در بعضی از حامل‌های استفاده شده در ذخیره‌سازی و انتقال مواد رادیواکتیو، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالی که این فلز خود رادیواکتیو است، چگالی بالای آن سبب می‌شود، نسبت به سرب در متوقف کردن اشعه از منابع قوی مثل رادیم، موثرتر باشد.
سایر کاربردهای اورانیوم بدون بار شامل وزنه‌های متقابل برای سطوح کنترل کنندهٔ هواپیما، بالاست برای وسایل نقلیه ورود مجدد و به عنوان مادهٔ محافظ می‌باشد. به دلیل چگالی بالا، این ماده در سیستم‌های هدایت اینرسی و در قطب‌نماهای ژیروسکوپی یافت می‌شود. اورانیوم تخلیه شده به دلیل توانایی ماشین‌کاری و ریخته‌گری و همچنین هزینه نسبتاً کم، نسبت به فلزات مشابه متراکم ترجیح داده می‌شود. ریسک اصلی قرار گرفتن در معرض اورانیوم خنثی مسمومیت شیمیایی به‌وسیلهٔ اکسید اورانیوم است نه رادیواکتیویتهٔ آن. (اورانیوم تنها یک نشرکنندهٔ ضعیف آلفاست).
در مراحل اخیر جنگ جهانی دوم، کل جنگ سرد و به مدت زمان کوتاهی پس از آن، از اورانیوم-۲۳۵ به عنوان ماده منفجره قابل شکافت، برای تولید سلاح‌های هسته ای استفاده شده‌است. در ابتدا، دو نوع اصلی از بمب‌های قابل شکافت ساخته شد:یک دستگاه نسبتاً ساده که از اورانیوم-۲۳۵ استفاده می‌کند و یک مکانیسم بسیار پیشرفته تر که از پلوتونیم-۲۳۹ مشتق شده از اورانیوم-۲۳۸ استفاده می‌کند. بعدها، یک بمب از نوع شکافتی/گداختی که بسیار پیچیده‌تر و بسیار قویتر است (اسلحه وابسته به درجه حرارت هسته اتم) ساخته شد، که از دستگاهی براساس پلوتونیم استفاده می‌کند تا سبب شود مخلوطی از تریتیوم و دوتریوم تحت همجوشی هسته‌ای قرار گیرند.
چنین بمب‌هایی در دستهٔ موارد اورانیوم غیر شکافتی (غنی نشده) قرار می‌گیرند، و بیشتر نیروی خود را، از شکافت این ماده به‌وسیلهٔ نوترون‌های تسریع شده از فرایند گداخت هسته، منشأ می‌گیرند.
کاربردها > غیرنظامی

اصلی‌ترین کاربرد غیرنظامی اورانیوم در بخش غیرنظامی به عنوان سوخت نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای می‌باشد. یک کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ به لحاظ تئوری می‌تواند حدود ۲۰ تراژول انرژی (۱۳^۱۰×۲ ژول) تولید کند، با فرض شکافت کامل؛ انرژی آن برابر با انرژی یک و نیم میلیون کیلوگرم (۱۵۰۰ تن) زغال سنگ و ۳۳۳۳ بشکه نفت است.
نیروگاه‌های تجاری انرژی هسته‌ای از سوختی استفاده می‌کنند که معمولاً تا حدود ۳٪ اورانیوم-۲۳۵ غنی شده‌است. طراحی رآکتور کاندو و مگناکس تنها رآکتورهای تجاری توانمند در استفاده از سوخت اورانیوم غنی نشده هستند. سوخت استفاده شده در رآکتورهای نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا به‌طور معمول بسیار در از نظر اورانیوم-۲۳۵ غنی می‌باشد (مقادیر دقیق طبقه‌بندی شده‌اند). در یک رآکتور زاینده، اورانیوم-۲۳۸ همچنین می‌تواند توسط واکنش زیر به پلوتونیم تبدیل شود.
قبل (و گاهی، بعد) از کشف رادیواکتیویته، اورانیوم در ابتدا در مقادیر کم برای شیشه زرد و درخشش ظروف، مانند شیشه اورانیوم و در فیستاور استفاده می‌شد.
کشف و ایزوله کردن رادیوم در سنگ معدن اورانیوم توسط ماری کوری شروعی برای گسترش حفاری اورانیوم به منظور استخراج رادیوم بود، که برای ساخت رنگ‌های درخشنده در تاریکی در ساعت‌ها و صفحهٔ عقربه دار هواپیما استفاده می‌شد.
این امر سبب می‌شد مقدار زیادی از اورانیوم هدر برود، زیرا برای استخراج یک گرم رادیوم به سه تن اورانیوم احتیاج است. این پسماند به صنعت لعاب دادن منتقل شد، که باعث می‌شد لعاب اورانیوم بسیار ارزان و فراوان باشد. علاوه بر لعاب ظروف، لعاب سرامیک اورانیوم شامل سرامیک‌های معمول آشپزخانه و حمام در حجم زیاد استفاده می‌شد که می‌تواند در رنگ‌های سبز، زرد، بنفش، سیاه، آبی، قرمز و سایر رنگ‌ها تولید شود.
اورانیوم همچنین در مواد شیمیایی عکاسی (به ویژه اورانیوم نیترات به عنوان تونر)، در رشتهٔ لامپ برای حباب چراغ صحنه، به منظور بهبود ظاهر دندان‌های مصنوعی، و در صنایع چوب و چرم برای رنگ و لک، استفاده می‌شد. نمک‌های اورانیوم مواد تثبیت کنندهٔ ابریشم و پشم هستند. اورانیل استات و اورانیل فرمات به عنوان استین های چگال الکترون در میکروسکوپ الکترونی عبوری، به منظور افزایش کنتراست نمونه‌های زیستی در مقاطع بسیار نازک و در ویروس‌های گرم منفی، ارگانل‌های سلول تک و درشت‌مولکول‌ها استفاده می‌شوند.
کشف رادیواکتیویتهٔ اورانیوم سبب ظهور موارد استفادهٔ علمی و عملی بیشتری از این عنصر شد. نیمه‌عمر طولانی ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۸ (۵٫۵۱ × ۱۰۹ سال)، آن را برای استفاده در تخمین سن ابتدایی‌ترین سنگ‌های آذرین و سایر انواع زمان‌سنجی رادیومتری، من جمله تاریخ‌نگاری اورانیوم-توریم، تاریخ‌نگاری اورانیوم-سرب و تاریخ‌نگاری اورانیوم-اورانیوم، مناسب می‌سازد. فلز اورانیوم به عنوان اهداف پرتو ایکس در تولید پرتو ایکس پر انرژی، استفاده می‌شود.