Pitchblende (Uraninit): Det radioaktiva uranmineralet och dess egenskaper

Pitchblende (uraninit) — svart, tungt och radioaktivt uranmineral. Historia, kemisk sammansättning, sönderfall, radium samt geologiska och vetenskapliga egenskaper.

Pitchblende är ett radioaktivt, uranrikt mineral och malm. Mineralet kallas också uraninit eller på tyska ofta pechblände (ibland i äldre svenska källor kallat beckblände) och kännetecknas av sin mörka, vanligtvis svartaktiga färg och mycket höga densitet. Kemiskt består det huvudsakligen av UO₂, men kan innehålla oxider med högre oxidationstal såsom UO₃ och en rad sekundära oxid- och hydroxidmineral av bly, torium och sällsynta jordartsmetaller. Sammansättningen varierar kraftigt mellan fyndigheter och grader av oxidation.

Kemiska och fysikaliska egenskaper

Uraninit/pitchblende är i sin rena form nära UO₂, men verkliga prover är ofta delvis oxiderade och innehåller inneslutningar av andra mineral. Några typiska egenskaper:

• Färg: svart till brunaktig, ibland brunröd när det är sekundärt oxiderat.
• Glans: submetallic till fettig.
• Densitet: mycket hög, vanligen i intervallet cirka 6–10 g/cm³ beroende på oxidationsgrad och föroreningar.
• Hårdhet: måttlig (ungefär Mohs 5–6).
• Kristallsystem: oftast isometriskt (kubiskt) i färska kristaller, men mineralet blir ofta metamikt (radiationsskadat) vilket förstör kristallstrukturen.

På grund av sitt höga innehåll av uran är radioaktivitet en framträdande egenskap. Självstrålning orsakar gradvis metamiktisering, där kristallstrukturen sönderdelas av intern strålning.

Radiologiska och atomära följdprodukter

Pitchblende innehåller små mängder radium, en radioaktiv sönderfallsprodukt av uran. Vid urans alfa- och betasönderfall bildas efterled, bland annat blyisotoperna ²⁰⁶Pb och ²⁰⁷Pb, varför pitchblende oftast alltid innehåller små mängder bly. Dessa ingående blyisotoper används för uran-bly-datering (U–Pb), en viktig metod för bestämning av bergarters ålder.

Alfasönderfallet ger också upphov till små mängder helium som kan vara inträngslat i mineralets struktur. Historiskt upptäcktes helium först i solens spektrum och senare på jorden i uranmineraler såsom cleveit/uraninit.

Förekomst och bildningsmiljö

Pitchblende förekommer främst i uranrika magmatiska pegmatiter, hydrotermala åder- och grepp-ändade mineraliseringar samt som ackumulerad sekundärmalm i uranrika sedimentära miljöer. Kända historiska fyndigheter finns vid gränsen mellan nuvarande Tyskland och Tjeckien (Joachimsthal / Jáchymov), liksom i Kanada (t.ex. Athabasca-bassängen), USA, Australien och flera andra länder. Mineralet kan bildas primärt som uranoxid eller sekundärt genom omvandling av andra uranmineral i närvaro av syre och väte.

Historisk och vetenskaplig betydelse

Pitchblende har en viktig roll i vetenskapens och teknologins historia. Mineralet var känt åtminstone sedan 1400‑talet från silvergruvor i malmbergen vid den tysk-tjeckiska gränsen. Ett pitchblendeprov från Tyskland användes av M. Klaproth år 1789 för att identifiera grundämnet uran. Senare, i slutet av 1800‑talet, isolerade forskare som Pierre och Marie Curie radioaktiva ämnen (bl.a. radium) från pitchblende, vilket blev avgörande för utvecklingen av radioaktivitetsforskningen och medicinska tillämpningar.

Användning och ekonomi

Som uranmalm är pitchblende en viktig källa för utvinning av uran, som i sin tur används för kärnbränsle i elproduktion och historiskt även för kärnvapenmaterial. Tidigare utvinning av radium från pitchblende gav också material för tidig forskning och kommersiella tillämpningar (t.ex. radiumfärger), men dessa användningar har upphört på grund av hälsorisker.

Säkerhet, miljö och hantering

På grund av hög radioaktivitet kräver hantering, prospektering och bearbetning av pitchblende särskild försiktighet och strikta säkerhetsrutiner. Utvinning och efterbehandling kan leda till utsläpp av radioaktiva ämnen samt radon (en radioaktiv gas som bildas vid sönderfall av radium), vilket är en viktig hälsorisk. Modern gruvdrift regleras därför noggrant med avseende på strålskydd, avfallshantering och miljöövervakning.

Geologisk betydelse och datering

Förutom sin ekonomiska användning är pitchblende av stort geologiskt intresse: ackumulerat bly från urans sönderfall möjliggör mycket precisa åldersbestämningar (U–Pb), vilket har bidragit väsentligt till förståelsen av jordens och bergarters ålder.

Sammanfattningsvis är pitchblende/uraninit ett mångfacetterat mineral med stor betydelse inom geologi, kärnteknik och vetenskapshistoria. Dess radioaktivitet är både anledningen till dess ekonomiska värde och källan till de säkerhets- och miljöutmaningar som följer med utvinning och hantering.

Förekomst

Pitchblende är en viktig uranmalm. Några av de mest högkvalitativa uranmalmerna i världen hittades i Shinkolobwe-gruvan i Demokratiska republiken Kongo (den ursprungliga källan för Manhattanprojektet) och i Athabasca-bäckenet i norra Kanada. En annan viktig källa till pechblände finns vid Great Bear Lake i de nordvästra territorierna i Kanada, där den finns i stora mängder i samband med silver. Den förekommer också i Australien, Tyskland, England och Sydafrika. I USA finns den i delstaterna New Hampshire, Connecticut, North Carolina, Wyoming, Colorado, Arizona och New Mexico.

Uranmalm bearbetas i allmänhet nära gruvan till yellowcake, som är ett mellansteg i uranförädlingen.

Uraninitkristaller från Topsham, Maine (storlek: 2,7×2,4×1,4 cm)

Frågor och svar

F: Vad är pitchblende?

F: Varför kallas det för beckblände?

F: Var hittades pitchblende först?

Fråga: Vem använde pechblände för att upptäcka uran och vilket år?

Fråga: Vilka andra grundämnen finns i beckblände förutom uran?

F: Vad är källan till radium i beckblände?

F: Vilket annat grundämne finns i beckblände som ett resultat av alfasönderfall och var upptäcktes det först?

Sök med bokstav