ウランのソースを表示

{{otheruses|原子番号92の元素|その他のウラン|ウラン (曖昧さ回避)}}
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|japanese crystal structure=[[斜方晶系]]
|oxidation states='''6''', 5, 4, 3<ref>''The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements: Third Edition'' by L.R. Morss, N.M. Edelstein, J. Fuger, eds. (Netherlands: Springer, 2006.)</ref>（弱[[塩基性酸化物]]）
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{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=[[ウラン232|232]] | sym=U
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{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=[[ウラン233|233]] | sym=U
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 | dm1=[[自発核分裂|SF]] | de1=197.93<ref>[http://www.osti.gov/bridge//product.biblio.jsp?query_id=0&page=0&osti_id=5972980 ''BNL-NCS 51363, vol. II''] (1981), pages 835ff</ref> | pn1= | ps1=-
 | dm2=[[アルファ崩壊|α]] | de2=4.909 | pn2=[[トリウム229|229]] | ps2=[[トリウム|Th]]}}
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{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=[[ウラン235|235]] | sym=U
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{{Elementbox_isotopes_decay3 | mn=[[ウラン238|238]] | sym=U
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 }}
}}
'''ウラン'''（{{lang-de-short|Uran}} {{IPA-de|uˈraːn|}}, {{lang-lan-short|uranium}} {{IPA-en|jʊˈreɪniəm|lang}}<ref>http://www.thefreedictionary.com/uranium</ref>）とは、[[原子番号]]92の[[元素]]。[[元素記号]]は'''U'''。'''ウラニウム'''ともいう。[[アクチノイド]]に属する。

== 名称 ==
同時期に発見された[[天王星]]（Uranus、ウラヌス）の名に由来している。

「ウラニウム」は、[[金属元素]]を意味するラテン語の派生名詞中性語尾 -ium を付けた形である。

== 概要 ==
[[File:紫外線を照射した燐灰ウラン石.jpg|left|thumb|紫外線を照射した燐灰ウラン石が緑色に燐光する様子]]
現在の地球上に天然に存在している元素のうち、大量に存在しているものとしては、ウランが最も[[原子番号]]が大きく{{Sfn|桜井|2009|p=379}}、また最も[[原子量]]も大きい元素である。元々、ウランが地球上で天然に存在している元素としては、最も原子番号が大きいとされていたが、1951年に[[ネプツニウム]]が、1952年に[[プルトニウム]]が、それぞれウラン鉱石中にごくごくわずかに含まれていることが発見された{{Sfn|桜井|2009|p=380}}。既述の通りウランの原子番号は92であるが、ウランは[[原子半径]]も大きいため、その[[比重]]（[[密度]]）は、原子番号77番付近の[[オスミウム]]や[[イリジウム]]や[[白金]]などよりも小さい（室温付近で、ウランが1cm<sup>3</sup>当り19g程度であるのに対し、オスミウムとイリジウムが22.5g程度、白金が21.5g程度である<ref group="注釈">1cm<sup>3</sup>当り0.5g刻みの値。
ここは「概要」の節であるため、感覚的に理解してもらうために概算値を示した。</ref>）。ウランには幾つもの同位体が知られているが、その全ての[[同位体]]が放射性核種である{{Sfn|桜井|2009|p=372}}。[[半減期]]が特に長い（寿命が長い）同位体は、[[ウラン238]]（半減期は約44億6800万年）と、[[ウラン235]]（半減期は約7億380万年）である{{Sfn|国立天文台|2008|p=466}}。ウランに限らず、半減期の長い放射性核種ほど残存しやすいため、放射性同位体の存在比は、少しずつ変化している。地球上に天然に現存するウランの同位体は主にウラン238（地球のウランの約99.274%を占めている）、ウラン235（地球のウランの約0.7204%を占めている）、[[ウラン234]]（地球のウランの約0.0054%を占めている{{Sfn|国立天文台|2008|pp=456,460,466}}）の3種である{{Sfn|国立天文台|2008|pp=456,460}}<ref group="注釈">安定核種と半減期の特に長い放射性核種を合わせて{{仮リンク|原生核種|en|Primordial nuclide}}と呼ばれるが、原生核種として数えられるのは、このうちウラン238とウラン235の2核種である。

ウラン234の半減期は約24万5500年であり、ウラン238及び235と比較すると極端に短いにもかかわらず、ウラン234が現存している理由は、ウラン238が[[鉛206]]に変化する過程（[[ウラン系列]]）に、ウラン234が関与しているからである。ウラン238が1回の[[α崩壊]]と2回の[[β崩壊]]をすることで、このウラン234になるため、ウラン238が存在する限り、ウラン234も無くならない（ウラン234が崩壊しても新たに補充される）のである。</ref>。

ウランは地球の地殻中に化合物や海水中に多原子陰イオンの形<math>\mathrm{[UO_2 (CO_3)_2]^{2-}}</math> や <math>\mathrm{[UO_2 (OH)_3]^{-}}</math><ref>丸山誠史、服部健太郎、平田岳史、[https://doi.org/10.14934/chikyukagaku.48.187 ミネラルウォーターのウラン・トリウム濃度] 地球化学 Vol.48 (2014) No.3 p.187-199, {{DOI|10.14934/chikyukagaku.48.187}}</ref>で微量ながら広く分布している元素として知られている。ただし、地球上でウランは安定して存在し続けられないため、その存在量は減り続けている。現在の地球の[[地殻]]におけるウランの濃度は、地殻1g中に2.4µg程度であると考えられている{{Sfn|桜井|2009|p=371}}（異なる推定値もある）。同じく、現在の地球の[[海]]におけるウランの濃度は、海水1リットル中に3.2µg{{Sfn|国立天文台|2008|p=944}}〜3.3µg{{Sfn|桜井|2009|p=371}}程度である。海水中の場合、ウランは海の表層から深層まで、ほぼ一様な濃度で存在している{{Sfn|国立天文台|2008|p=944}}。これに対して地中の場合、地球表層部（地殻中）のウランの濃度が高く、地球深部のウランの濃度は低いと考えられている。その根拠は、もし地中全体に1g中に2.4µgの濃度でウランが存在していた場合、ウランがα崩壊する時に放出される熱によって、地球は加熱されて温度が上昇していると見積もられているが、実際にそのような温度上昇は観測されていないことにある{{Sfn|桜井|2009|p=371}}。地球におけるウランは、その存在量のほとんど（約10<sup>17</sup>kg）が、地殻の表層付近（地表から20km以内）に存在していると言われている{{Sfn|桜井|2009|p=371}}。このように地球では表層付近に濃縮されているのは、ウランが[[不適合元素]]であるためと説明される。なお、現在の[[太陽系]]におけるウランの原子の数の比は、[[珪素|ケイ素]]を1.00×10<sup>6</sup>とした時、0.009であると推定されている{{Sfn|国立天文台|2008|p=137}}。

他、一般的な重金属と同様に、ウランの場合も生体内に取り込まれると化学的な毒性を発揮するが、それに加えてウランは放射能を持つため内部被曝の原因ともなる。また、メカニズムは不明だが、ヒトの場合、特に[[腎臓]]がダメージを受けることで知られている。

== 性質 ==
[[File:LEUPowder.jpg|200px|left|thumb|イエローケーキ]]
ウランの[[単体]]は、[[展延性|延性・展性]]を持つ銀白色の[[金属]]である。常温常圧での安定構造は[[斜方晶]]構造（α型、18.95g/cm3)であるが、668 °Cで[[正方晶]]構造（β型、18.11g/cm3)へ、775 °Cで[[立方晶]]構造（γ型、18.06g/cm3)へ[[相転移]]する。[[比重]]18.95(25 °C)、[[融点]]1132 °C、[[沸点]]3745 °C。[[モース硬度]]は6で、[[チタン]]などとほぼ同じである。ウラン単体は反応性が高く、バルクは空気中の酸素と反応して表面に[[二酸化ウラン]]の黒い膜が生じる。粉末はさらに反応性が高く、空気中に放置すると空気中の酸素によって発火し、冷水中でも反応して酸素を奪い、水素ガスが発生する。[[塩酸]]と[[硝酸]]に溶けるが、その他の酸とは緩やかに反応する。

ウラン化合物の原子価は+2価から+6価をとり得る。このうち、一般に+6価が最も安定である。これに対し、+2価と+5価は特に不安定であり、特殊な条件でないと存在できない。+4価は硝酸水溶液および酸化物等では安定な価数であり、水溶液にしたときには緑色になる。+3価の水溶液は赤紫色となるが安定せずに、水を還元して水素を発生させながら+4価に変化するため、色も緑色に変化する。+6価は水溶液中でも安定であり、[[ウラニルイオン]] (UO<sub>2</sub><sup>2+</sup>) となって、水溶液は黄色を呈する。水溶液に限らず、+6価のウランは一般に黄色を呈するため、'''イエローケーキ'''と呼ばれる。なお、ウランの[[ハロゲン]]化物は+3価から+6価までをとり得るが、これらは揮発性であることが知られており、その[[蒸気圧]]は、+3価が一番小さく、+4価、+5価、+6価と大きくなる傾向にある。

== 歴史 ==
酸化ウランの利用は紀元後[[79年]]にさかのぼる<ref name="LANL">{{cite web |title=Uranium |url=http://periodic.lanl.gov/92.shtml |access-date=2024/07/16 |publisher=Los Alamos National Laboratory}}</ref>。[[イタリア]]の[[ナポリ]]付近の[[:en:Posillipo|ポジリッポ]]の別荘で発見されたガラスには1%程度の酸化ウランが着色剤として混合されており、黄色-緑色の美しい色彩を有していた。[[19世紀]]にこの[[ウランガラス|ガラス製品]]が再発見された時点ではウラン源としては[[ボヘミア]]の[[ハプスブルク家]]直轄の[[ヤーヒモフ|ヨアヒムスタール]]の銀鉱山に産する[[ピッチブレンド]]のみが知られており、ローマ時代のガラス職人がどこからウラン鉱石を調達したのかは今もなお謎である。

元素としてのウランは[[ドイツ]]の[[マルティン・ハインリヒ・クラプロート]]が[[1789年]]に[[閃ウラン鉱]]から発見した。[[1781年]]に[[ウィリアム・ハーシェル]]により発見された[[天王星]] (Uranus) が語源となっている。クラプロートは、閃ウラン鉱から分離した酸化物を炭素で還元して金属光沢を持つ黒色粉末を分離。この物質を金属ウランと発表したが、これは後に[[酸化ウラン(IV)|二酸化ウラン]] (UO<sub>2</sub>) だったと判明した{{Sfn|桜井|2009|p=370}}。[[1841年]]に[[フランス]]の{{仮リンク|ウジェーヌ＝メルシオル・ペリゴー|fr|Eugène-Melchior Péligot}}が[[塩化ウラン(IV)|四塩化ウラン]]を[[カリウム]]で還元することにより初めて金属単体として分離に成功し、[[1850年]]には[[イギリス]]でもガラスの着色剤としての利用が始まった。

[[天然ウラン|ウラン鉱物]]が[[放射線]]を発していることは、1896年にフランスの[[アンリ・ベクレル]]によって発見された{{Sfn|桜井|2009|p=371}}。光が当らないようにした（黒い紙で包んだ）[[写真乾板]]を、ウラン塩のそばに置いておくと、その乾板が[[感光]]したのである。2年後の1898年、[[ピエール・キュリー]]、[[マリ・キュリー]]夫妻によってヨアヒムスタール鉱山（現在の[[チェコ共和国]]）で得たウラン鉱石（ピッチブレンド）から[[ポロニウム]]と[[ラジウム]]の抽出に成功し、自然に放射性壊変を起こす元素の存在が世界で初めて証明された。

ウランは発見当初は最も原子番号の大きな元素であった。[[原子番号]]のより大きな[[ネプツニウム]]と[[プルトニウム]]は、1940年、ウランに[[中性子線]]を照射することで発見された。ウランより原子番号が大きい元素は[[超ウラン元素]]と呼ばれる。

当初、ウランは天然に存在する最も原子番号の大きな元素とされた。しかし、1951年にネプツニウム、1952年にプルトニウムが、ウラン鉱石の中から検出されたことで、ウランは地球上に天然に存在する最も原子番号の大きな元素の座を譲った。ただし、それらの元素は微量であり、半減期が短いため地球誕生時から存在し続けているわけではなく、ウランが[[宇宙線]]などが原因で発生する中性子線を吸収して一時的に生じたものと考えられている。したがって、天然に半永久的に存在する元素としてはウランが最も原子番号が大きい。

== 産出 ==
[[地殻]]や海水中に微量ながら広く分布している。存在量は[[スズ]]と同程度である<ref>http://home.hiroshima-u.ac.jp/er/EV_D_G1.html</ref>。ウランは[[核兵器]]の原料となるため、その産出、輸出入や保管、売買については国家間規模で監視されている。

現在までに知られているウランの70%は[[オーストラリア]]に埋蔵されている。中でもオーストラリア南部の{{仮リンク|オリンピックダム|en|Olympic Dam, South Australia|label=オリンピックダム鉱山}}（[[南オーストラリア州]]）が世界最大とされる。

輸出量は[[カナダ]]が世界最大である。[[サスカチュワン州]]と[[アルバータ州]]の北部にまたがる{{仮リンク|アサバスカ堆積盆地|en|Athabasca Basin}}で高品質のウランが産出されている。他、ウラン鉱山としては、[[ユーラシア大陸]]には、[[カザフスタン]]の{{仮リンク|ハラサン鉱山|en|Kharasan mine}}（[[南カザフスタン州]]）、{{仮リンク|Inkai鉱山|en|Inkai Uranium Project}}（[[クズロルダ州]]）、{{仮リンク|South Inkai鉱山|en|South Inkai mine}}（[[南カザフスタン州]]）、{{仮リンク|Akdala鉱山|en|Akdala mine}}（[[アルマトイ州]]）、{{仮リンク|Akbastau鉱山|en|Akbastau mine}}（[[南カザフスタン州]]）、{{仮リンク|Karatau鉱山|en|Karatau mine}}（[[南カザフスタン州]]）、{{仮リンク|Zarechnoye鉱山|en|Zarechnoye mine}}（[[南カザフスタン州]]）、[[Irkol鉱山]]などがある。[[パキスタン]]にはQabul Khel（[[カイバル・パクトゥンクワ州]]{{仮リンク|ラッキ・マルワト地区|en|Lakki Marwat District}}）、{{仮リンク|デーラー・ガーズィー・ハーン|en|Dera Ghazi Khan|label=デラ・ガージ・カーン}}（[[パンジャーブ州 (パキスタン)|パンジャーブ州]]{{仮リンク|デーラー・ガーズィー・ハーン県|en|Dera Ghazi Khan District|label=デラ・ガージ・カーン県}}）などがある<ref>[https://atomica.jaea.go.jp/data/detail/dat_detail_14-02-12-01.html パキスタンの原子力開発と原子力施設 (14-02-12-01)]</ref>。[[インド]]には{{仮リンク|ジャドゥゴダ鉱山|en|Jaduguda Uranium Mine}}（[[ジャールカンド州]][[ジャドゥゴダ]]）、{{仮リンク|Tummalapalle鉱山|en|Tummalapalle uranium mine}}（[[アーンドラ・プラデーシュ州]][[カダパ]]）。[[アフリカ大陸]]には、[[コンゴ民主共和国]]の[[シンコロブエ鉱山]]（[[カタンガ州]]）、[[ニジェール]]の[[アーリット]]及び[[アクータ鉱山]]（[[アガデス州]]）、[[中央アフリカ共和国]]の{{仮リンク|バコウマ|en|Bakouma}}（[[ムボム州]]）などがある。

[[日本]]では、[[岡山県]]・[[鳥取県]]の[[人形峠]]の鉱床が古くから知られている。[[岐阜県]][[土岐市]]の[[東濃鉱山]]も核燃料[[鉱床]]として採掘の対象となったことがある。しかし両者とも、採算の合う埋蔵量ではなかったため、稼動することのないまま[[閉山]]となった。{{main|天然ウラン}}

=== 国別の産出量 ===
2011年におけるウランの国別の産出量は以下の通りである<ref>『地理 統計要覧』（2014年版）[[二宮書店]]、95頁、{{ISBN2|978-4-8176-0382-1}}。</ref>。
{| class="wikitable" style="text-align:right"
! 順位 !! 国名 !! ウラン鉱生産量<br>（[[トン]]）!! 全世界に占める割合<br>([[%]])
|-
| 1
| style="text-align:left" | {{KAZ}}
| 21,317
| 35.6
|-
| 2
| style="text-align:left" | {{CAN}}
| 8,999
| 15.4
|-
| 3
| style="text-align:left" | {{AUS}}
| 6,991
| 12.0
|-
| 4
| style="text-align:left" | {{NER}}
| 4,667
| 8.0
|-
| 5
| style="text-align:left" | {{NAM}}
| 4,495
| 7.7
|-
| 6
| style="text-align:left" | {{RUS}}
| 2,872
| 4.9
|-
| 7
| style="text-align:left" | {{UZB}}
| 2,400
| 4.1
|-
| 8
| style="text-align:left" | {{USA}}
| 1,596
| 2.7
|-
| 9
| style="text-align:left" | {{CHN}}
| 1,500
| 2.6
|-
| 10
| style="text-align:left" | {{MWI}}
| 1,101
| 1.9
|- style="font-weight:bold"
| colspan="2" style="text-align:center" | 世界計
| 58,394
| 100.0
|}

== 用途 ==
ウランは[[核燃料]]としても知られ、[[核兵器]]に使用できることでも知られている。これはウランに[[原子核分裂|核分裂]]を起こさせることで、[[エネルギー]]を取り出しているのである。ただし、これらの用途に使用できるのは、現在の地球上に一番多く存在するウラン238ではなく、次に存在量が多いウラン235である。このウラン235は、唯一天然に産出する核分裂核種として知られ、[[原子力]]の分野では重要視されている。このため、しばしば[[ウラン濃縮|ウラン235を濃縮する]]という作業が行われている。なお、この作業の結果に生ずる、ほぼウラン238だけになった[[放射性廃棄物]]を[[劣化ウラン]]と呼ぶ。

;[[核分裂性物質]]としての利用:[[ウランの同位体]]のうち[[ウラン235]]は核分裂の連鎖反応を生じさせることができる。そのため[[核燃料]]として[[原子力発電]]に利用される他、[[核兵器]]への利用も可能である。ウラン235の割合が高い[[高濃縮ウラン]] (HEU) 等については核兵器への転用が容易であることから[[国際原子力機関]]によって流通等が制限されている。また、[[トリウム]]を原料として[[ウラン233]]を作成し、核燃料とする研究も進められている。{{main|ウラン濃縮}}
;金属資材としての利用:ウラン濃縮の過程で発生した[[劣化ウラン]]は、比重が高いために[[バラスト]]に用いられることが過去にあった。また戦車砲弾において、強度を増して徹甲弾の威力を増す[[劣化ウラン弾]]にも使用される。
;[[蛍光]]材としての利用:[[ルミネッセンス]]反応を示すために蛍光材として使用された。特にガラスに極微量のウランを着色材として加えた製品を[[ウランガラス]]と呼び、美しい蛍光緑色を呈する。ヨーロッパが発祥で、食器やさまざまな日常雑貨が作成された。現在では民間でウランを扱うことが難しいため、新たなものは極少量が生産されているに過ぎないが、骨董・アンティークとしてファンも多く、高値で取引されている。
;[[電子顕微鏡]]写真撮影用の染色剤としての利用:[[酢酸ウラニル(VI)|酢酸ウラニル]]溶液が最も良く使われ、細胞内の[[核質]]や[[リボソーム]]などに対して染色効果がある。
;その他の用途:ウランの[[原子核崩壊]]により生じる[[核変換|核種変化]]を追跡することで、[[岩石]]等の生成年代を特定することが可能である。{{main|放射年代測定}}

== ウランの化合物 ==
{{See|Category:ウランの化合物}}

ウランの化合物は、一般にウランの[[酸化数]]が+6価のものが安定であることが知られている。ただし、[[酸化物]]の場合は、ウランの酸化数が+4価（つまり[[酸化ウラン(IV)|二酸化ウラン]]）でも安定である。なお、ウランがこの他の酸化数である時の化合物は、一般に不安定である。

== 同位体 ==
{{main|ウランの同位体}}

ウランの同位体は幾つも知られている。それらの中で最も寿命が長いのは、[[ウラン238]]である。次いで、[[ウラン235]]、[[ウラン236]]、[[ウラン234]]、[[ウラン233]]、[[ウラン232]]と続く。これら以外で半減期が1日以上なのは、ウラン230、ウラン231、ウラン237の3核種のみである。これら以外は、半減期が1日以内の非常に寿命の短い核種ばかりである。

== その他 ==
* ウランの[[原子核]]の[[断面積]]は、およそ1[[バーン (単位)|バーン]]に等しい。
* 動物実験により体内に取り込まれたウランを排出するための[[キレート剤]]として[[エチドロン酸]][[ナトリウム|二ナトリウム]]が有効とする研究がある<ref NAME=toxpt.39.1.0.P-104.0>池田瑞代、大町康、宮河直人 ほか、[https://doi.org/10.14869/toxpt.39.1.0.P-104.0 ウラン体内除染剤スクリーニングモデルの基礎検討] 日本毒性学会学術年会 第39回日本毒性学会学術年会 セッションID:P-104 , {{DOI|10.14869/toxpt.39.1.0.P-104.0}}</ref>。[[重炭酸ナトリウム]]の効果は低い<ref NAME=toxpt.39.1.0.P-104.0 />。
*花崗岩分布地図と重ねてみると、ウラン地下水は、花崗岩があるところと正確に一致する。[[韓国]]の花崗岩が占める[[忠清道]]と[[京畿道]]南部地域ではウラン汚染されていると[[文化放送 (韓国)|MBC]]に報道された。76ヵ所で基準値を超えるウラン地下水が確認された。基準値の157倍のウランに汚染された水を村の人々は、数十年間綺麗だとして飲料水や米炊き水として使用していた。京畿道[[驪州市]]の村では五倍だった。[[韓国環境部]]（省）がウランを水質基準項目に含めたのは2019年からだったことも判明している<ref>{{Cite web|title=수십 년 밥했던 물이…기준치 157배 우라늄 '가득'|url=http://imnews.imbc.com/replay/2019/nwdesk/article/5526235_24634.html|website=MBC NEWS|date=2019-10-02|accessdate=2019-10-03|language=ko|last=김윤미}}</ref>。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}

=== 注釈 ===
<references group="注釈" />

=== 出典 ===
<references />

== 参考文献 ==
* {{Cite book |和書 |title=ブルーバックス1627 元素111の新知識 第2版 |author=桜井弘 |publisher=講談社 |date=2009-1-20 |isbn=978-4062576277 |ref={{SfnRef|桜井|2009}} }}
* {{Cite book |和書 |title=[[理科年表]]（2008年版、文庫サイズ） |author=国立天文台編 |publisher=丸善 |date=2007-11-23 |isbn=978-4621079027 |ref={{SfnRef|国立天文台|2008}} }}

== 関連項目 ==
{{Commons|Uranium}}
* [[天然ウラン]]（ウラン鉱石）
* [[濃縮ウラン]]
* [[劣化ウラン]]
* [[再処理ウラン]]
* [[ウラン235]]
* [[ウラン236]]
* [[ウラン238]]
* [[フィッショントラック法]]
* [[ウラン系列]]
* [[花崗岩]]
* [[原子爆弾]]
* [[原子力発電]]

{{元素周期表}}
{{ウランの化合物}}
{{核技術}}
{{発電の種類}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:うらん}}
[[Category:ウラン|*]]
[[Category:元素]]
[[Category:アクチノイド]]
[[Category:第7周期元素]]
[[Category:核燃料]]
[[Category:核物質]]