Dieses flüssige Uran widerspricht den bekannten Gesetzen der Physik

Flüssiges Uran verhält sich unter Wärmeeinfluss seltsam. Anstatt sich auszudehnen, ziehen sich seine atomaren Bindungen zusammen. Dieses erstaunliche Phänomen könnte die zukünftige Konzeption von Kernreaktoren revolutionieren.

Am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hat ein Team dieses überraschende Verhalten untersucht. Dank einer Kombination aus Modellierungen und Experimenten mit der Spallationsneutronenquelle (SNS) entdeckten sie bisher unbekannte Eigenschaften.


Zum ersten Mal beobachteten die Wissenschaftler, wie sich Urantrichlorid (UCl₃) – oder Uransalz – unter Wärmeeinfluss zusammenzieht. Eine überraschende Eigenschaft, denn die meisten Materialien dehnen sich bei Hitze aus.

Dieser Durchbruch war dank der hochmodernen Instrumente der SNS möglich, einer der weltweit hellsten Neutronenquellen. Durch Bestrahlung des geschmolzenen Uransalzes mit Neutronen und Analyse ihrer Streuung konnten die Forscher dessen atomare Struktur präzise kartieren.

Bei der Untersuchung der chemischen Bindungen von UCl₃ auf atomarer Ebene stellten die Forscher fest, dass sich die Bindungslängen zyklisch zusammenziehen und wieder ausdehnen – und zwar mit extremer Geschwindigkeit. Diese Bewegungen offenbaren einen Wechsel zwischen kovalenten und ionischen Zuständen, was für diese Art Salz sehr ungewöhnlich ist.

Diese Ergebnisse werfen ein neues Licht auf das Verhalten von Actiniden, wie Uran, bei extremen Temperaturen. Diese Entdeckung könnte die Entwicklung sicherer und effizienterer Kernreaktoren erleichtern und neue Möglichkeiten für den Umgang mit Nuklearabfällen eröffnen.

Die Forschung wurde im Rahmen der Initiative „Molten Salts in Extreme Environments“ des US-Energieministeriums durchgeführt. Das Projekt beinhaltet Kooperationen mit renommierten Laboren wie Brookhaven und Argonne.

Diese neuen Daten verändern bestehende Theorien und eröffnen unerwartete Perspektiven für die Zukunft der Kernenergie.

Urantrichlorid (UCl₃) im Detail

Urantrichlorid (UCl₃) ist ein Uransalz, bei dem Uran an drei Chloratome gebunden ist. Diese Verbindung spielt eine Schlüsselrolle in der wissenschaftlichen Forschung, insbesondere bei der Untersuchung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Materialien, die Uran enthalten. UCl₃ wird häufig in spezialisierten Laboren verwendet, um komplizierte chemische Reaktionen zu erkunden oder um andere uranhaltige Verbindungen zu synthetisieren.

Wie alle Uransalze wird Urantrichlorid unter größter Vorsicht gehandhabt. Seine Radioaktivität und Toxizität erfordern streng kontrollierte Arbeitsbedingungen, um die Forscher zu schützen und eine Kontamination zu vermeiden. Labore, die mit dieser Verbindung arbeiten, sind entsprechend ausgestattet, um das Expositionsrisiko zu minimieren, wobei spezielle Schutzausrüstung und strenge Sicherheitsprotokolle verwendet werden.

Abseits der wissenschaftlichen Forschung hat UCl₃ aufgrund der damit verbundenen Risiken nur wenige direkte industrielle Anwendungen. Dennoch bleibt es ein wesentliches Element in bestimmten Bereichen der Kernphysik und der Chemie, wo es zur Vertiefung unseres Verständnisses von radioaktiven Elementen und deren Wechselwirkungen eingesetzt wird.