Ein kleiner Abriss zur Geschichte des Urans

Martin Heinrich Klaproth war Chemiker und Apotheker. Er entdeckte 1789 in dem schwarzen Mineral Pechblende ein damals noch unbekanntes Element. Er benannte es Uranit, nachdem kurz vorher der Astronom William Herschel 1781 den Planeten Uranus als 7. Planeten unseres Sonnensystems entdeckt und benannt hat.
Klaproth erkannte, dass auch andere Minerale Uranit enthielten, die von Natur farbenprächtiger sind, als die schwarze Pechblende. Er erkannte auch, dass sich das neue Element Uranit zur Herstellung von Farben eignete.
Aber erst der französische Chemiker Eugène-Melchior Péligot hat 50 Jahre später Uran als reine Metallverbindung hergestellt.

Uran ist kein seltenes Element unserer Erde. Sein durchschnittlicher Gehalt in der Erdkruste liegt bei etwa 2,7 ppm, bzw. Gramm pro Tonne. Seine Häufigkeit ist in etwa der mit Zinn zu vergleichen und ist damit weit häufiger als z.B. Silber mit nur 0,06 ppm. Es ist das schwerste natürlich vorkommende Element und mit seiner Atommasse von 238 schwerer als Blei oder Gold (Atommasse 197 bzw. 207).

Uran kommt nicht gediegen als Metall in der Natur vor. Es findet sich vornehmlich in den Mineralien Pechblende, Autunit, Uraninit und Torbernit, um einige wenige Beispiele aus den insgesamt etwa 200 uranhaltigen Mineralien zu nennen. Oftmals zeigen uranhaltige Minerale eine Fluoreszenz unter UV-Licht. Daher sind diese Mineralien bei vielen Sammlern begehrt. Da aber Uran nicht nur radioaktiv, sondern auch sehr giftig ist, gehören diese Mineralien nur in erfahrene Hände und sollten  unter Verschluss gelagert werden, insbesondere wenn Kinder diese erreichen könnten.
Der Verarbeitungsprozess zum reinen Schwermetall ist sehr aufwändig und hinterlässt große Mengen problematische Abfälle. Die Sanierung der Uranerzförderstätten und die Gelände der nötigen Aufbereitung der früheren Wismut AG der ehemaligen DDR nach Einstellung der Urangewinnung Anfang der 90’er Jahre waren sehr aufwändig und extrem teuer. Die Wismut war der weltweit drittgrößte Uranproduzent! Mit dem Mauerfall übernahm Deutschland die Sanierung, die 1991 begonnen wurde. Das Projekt war auch aus rechtlichen Gründen problematisch, weil mit der Übernahme der DDR das dann geltende Deutsche Strahlenschutzgesetz gültig wurde und das für bestimmte Bereiche der Sanierung vorübergehend ausgenommen werden musste. Bis zum Jahr 2010 (!) betrug der Finanzbedarf gigantische 13 Mrd € Zu diesem Zeitpunkt ist das Ende der Sanierung für 2015 vorgesehen. (Quelle: Uran für Moskau, CH. Links Verlag Berlin)

Uran ist nicht stabil. Das bedeutet der schwere Kern ist bestrebt sich spontan umzuwandeln und dabei Strahlung auszusenden. Dieser Umwandlungsprozess wird Radioaktivität genannt. Die dadurch neu entstehenden Elemente sind nicht willkürlich, sondern folgen der Zerfallsreihe. Wann dieser Zerfall eintritt ist nicht vorhersehbar. Es gibt nur einen statischen Zeitraum indem eine bestimmte Masse zerfallen ist. Das wird Halbwertszeit genannt. Die radioaktive Halbwertszeit kann extrem kurz, wie auch sehr lang sein. Die Halbwertszeit von Uran 238 beträgt 4,468 Mrd (!) Jahre. Allerdings zerfallen andere Uranisotope weitaus schneller. So zerfällt das Thorium 234 als Nachfolger des Uran 238 in nur 24 Tagen zu Protactinium 234. Eine übersichtliche Tabelle der Uran-Radium Zerfallsreihe zeigt die Reihenfolge in der ein Element nach seiner Halbwertszeit in das nächste Element zerfällt und dabei eine bestimmte Strahlung aussendet. Am Ende der Zerfallsreihe steht das Blei. Blei ist das schwerste und stabilste Element und steht am Ende mehrerer Zerfallsreihen. Da es stabil ist, geht von diesem Element keine Strahlung aus.

Uran ist wie alle Schwermetalle sehr giftig. Uran ist ein Alphastrahler (Siehe auch Link Radioaktivität). Da Alphastrahlung leicht schon durch ein Blatt Papier abgeschirmt werden kann und zudem nur eine Reichweite an der Luft von wenigen Zentimetern hat, spielt die äußere auf dem Körper einwirkende Strahlenbelastung kaum eine Rolle. Das ändert sich aber, wenn strahlende Partikel vom menschlichen Körper aufgenommen wird. Diese sogenannte radio-toxische Wirkung ist hoch, weil dann α-strahlende Partikel nun direkt an den menschlichen Zellen liegt und diese schädigen kann. Da aber Uran im Prinzip überall vorkommt und es sogar im Trinkwasser nachgewiesen werden kann, muss man versuchen die vom Körper aufgenommene Menge möglichst kein zu halten. Die Strahlenschutzverordnung empfiehlt eine tägliche (!) Aufnahme durch Atmung von weniger als 2,5 mg, durch Nahrung von weniger als 150 mg. Die WHO nennt strengere Werte mit insgesamt weniger als 0,6 mg pro Kg Körpergewicht. So wird auch deutlich, dass man die Aufnahme von Uran faktisch nicht vermeiden kann.
Übrigens ist dir radio-toxische Wirkung von Plutonium weitaus höher, dass die chemisch-toxische Wirkung vernachlässigbar ist. Leider ist selbst dieses gefährliche Element vornehmlich durch frühere Atombombenversuche feinstverteilt in unserer Atmosphäre zu finden.

Die Herstellung von Uranglas in größerem Umfang gelingt aber erst Mitte des 19. Jh. Die älteste belegbare Herstellung von Uranglas in größeren Mengen erfolgt durch den Hüttenmeister Franz Xaver Anton Riedel (1786 - 1844) (siehe die Geschichte Riedel Glas) in der Zenkerhütte in Antoniwald. Man muss bedenken, dass solche Besonderheiten Glas einzufärben wohlbehütete Geheimnisse der Glashütten waren und sich diese Technik erst langsam verbreitete. Daher werden auch verschiedene Daten genannt, wann die Herstellung von Uranglas begann. Man weiß aber, dass 1840 Urangläser in größerer Anzahl auftauchten, wenngleich auch schon weit vorher Uranglasgegenstände vereinzelt benannt wurden.

Nun hat es mehr als ein Jahrhundert gedauert, bis Henri Becquerel 1896 die wichtigste Eigenschaft des Uranes entdeckte. Eine Probe von Uransalzen verblieb im dunklem Raum auf einer Fotoplatte. Die spätere Entwicklung zeigt eine deutliche Schwärzung, die nicht von einer Lichtquelle stammen konnte. Er schlussfolgerte dann richtig, dass von diesen Uransalzen eine bis dahin unbekannte Strahlung ausgeht, die Fotoplatten schwärzen konnte. Er nannte sie “Uranstrahlen”.

Ernest Rutherford entdeckte 1897 im Anschluss daran, dass die ionisierende Strahlung aus drei Teilen besteht. 1903 teile er die drei Strahlenarten in Alpha, Beta-, und Gammastrahlung nach den positiven, negativen und der neutralen Ablenkung eines Magnetfeldes ein.

Im Anschluss an Becqurel’s Entdeckung beschäftigte sich die sehr ehrgeizige polnische Forscherin Marie Curie mit den zuvor entdeckten Strahlen, von der sie fasziniert war. Sie prägte kurze Zeit später den Begriff “Radioaktivität”. Es sollte ihr Lebenswerk werden und so fand sie zusammen mit ihren Mann Pierre Curie nur wenige Jahre später die neuen Elemente Polonium und Radium, für die sie 1903 ein anteiliger Nobelpreis für Physik und 1911 der Nobelpreis der Chemie zugesprochen wurde. 1934 verstarb sie an den Folgen der Radioaktivität, der sie sich ständig aussetzte.

Otto Hahn galt als der Pionier der Radiochemie und ist der Entdecker zahlreicher Radionuklide. 1938 gelang ihm die Kernspaltung des Urans, wofür ihm 1944 mit dem Friedensnobelpreis für Chemie verliehen wurde.
Otto Hahn wird zusammen mit anderen Physikern nach dem Einsatz der Atombomben gegen Hiroshima und Nagasaki zum erbitterten Gegner der militärischen Nutzung der Nuklearenergie. Verhindern konnten sie das nicht.

Enrico Fermi baute den ersten Reaktor und bewies am 2. Dezember 1942 die erste kritische Spaltungsreaktion in seinem Kernreaktor Chicago Pile No. 1. Dieser Reaktor wurde unter einer stillgelegten Sporttribüne des Campus in Chicago errichtet und bereits wieder im Februar 1943 abgebaut. Somit war der Nachweis erbracht, dass in einem speziell gebauten Reaktor eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion erzeugt und mit Regelstäben unter Kontrolle gehalten werden kann.

Die Amerikaner schufen 1942 unter der Leitung von Robert Oppenheimer das geheime Manhattan Projekt, was am 16. Juli 1945 in die erste von Menschenhand gezündete Atombombe mündete.

Nun begann damit auch die militärische Geschichte und die sehr weitreichende Bedeutung als Energieträger. In der Folge fand man Methoden, das normalerweise unbrauchbare Natururan, bestehend aus 99,27 % U238 und nur 0,72 % U235 so aufzubereiten, dass der Anteil des leichter  zu spaltenden U235 auf 2 - 4 % deutlich angehoben wird. In diesem sogenannten Anreicherungsprozess fällt abgereichertes Uran an, was für die Kernenergiegewinnung nutzlos ist. Man kann nun dieses Isotopenverhältnis im  Uranglas per Gammaspektrometrie bestimmen. Das Isotopenverhältnis  beschreibt das Verhältnis von U235 zu U238. Findet man abgereichertes Uran, so muss der untersuchte Glasgegenstand eindeutig erst nach etwa 1945 hergestellt worden sein, weil die Technik der Urananreicherung erst danach zur Verfügung stand. Allerdings bedeutet der Umkehrschluss des Fehlens von abgereichertem Uran nicht zwingend eine Herstellung vor 1945. Denn die Glashütten verfügten oft noch über  Vorräte von Uranoxid, die noch einige Jahre ausgereicht haben könnten. Jedoch ist zunehmend anzunehmen, dass zur Färbung von Glas, Keramiken und Farben seit Einführung der Urananreicherung zunehmend die Verwendung mit abgereichertem Uran erfolgte.
Leider hat man als Privatperson wohl kaum Zugang zu einem Gammaspektrometer, der eine eindeutige Analyse des Isotopenverhältnises von U235 zu U238 zulässt. Damit kann man Rückschlüsse aus dem damals verwendeten Uran in den Gegenständen ziehen und eine neuzeitliche Fertigung eindeutig belegen.
Dieses Verfahren zur Gammaspektrometrie bei Uranglas ist im Buch “Uranfarben, Urangläser, Uranglasuren” von Henning von Philipsborn und Rudolf Geipel ausführlich behandelt worden. Es ist auch das einzige momentan noch erhältliche Buch zu diesem Thema. Eine kurze Buchbesprechung ist hier zu lesen. Hieri ist auch ein Buchausschnitt “Hintergrundwissen Uranglas” (PDF) ladbar.

Übrigens wurde abgreicherters Uran auch an Stellen verwendet, die man kaum vermuten würde. Der Flugzeughersteller Boeing hat jahrelang in dem Flugzeugheck der Boeing 747 Jumbo etwa 500 Kg abgereichertes Uran als Gegengewicht eingebaut.
Das amerikanische Militär verwendet heute noch umstrittene Uranmunition. In den panzerbrechenden Geschossen befindet sich ein Kern aus abgereichertem Uran. Zum einen verleiht es dem Geschoss Masse und somit Gewicht, zum anderen wird der Urankern mit dem Durchdringen einer Panzerung fein zerstäubt, was das Uran explosionsartig entzünden lässt. Im ersten Irakkrieg ist die Verwendung belegt worden und hat einige Landabschnitte mit Uran kontaminiert.

Uff, das war nun viel zu lesen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und das Interesse bis hierhin.
Diese vereinfachte Ausführung zum Thema Urangeschichte sollte uns nun genügen. Man erkennt aber nun leicht, dass Uran ein besonderes Element in der Natur ist und sich die Forschungsergebnisse in sehr kurzen Zeiträumen quasi überschlagen haben. Wohl kaum ein anderes Element hat derartig viele Eigenschaften, die allerdings nicht immer positiv sind. Wer mehr zum Thema Uran, Strahlung und Kernenergie wissen will, dem sei die im Internet zu lesende Lektüre “Kernenergie Basiswissen (PDF)” empfohlen.

Ich freue mich, wenn ich die Neugierde des Betrachters geweckt habe So findet man im Internet massenhaft Infos zum Thema. Ich verweise zusätzlich auf meine Linksammlung.
Ein letztes Wort zu den nachfolgenden Seiten sei noch angebracht. Meine Kenntnisse zum Bau dieser Homepage sind bescheiden. Ich weiß auch, dass man die Fotos besser machen könnte. Da jedoch im Moment an die 100 Exponate fotografiert, vermessen und dokumentiert wurden, musste das auch in einem überschaubaren Rahmen bleiben. Meine Homepage ist auch so angelegt, dass ich einzelne Stücke mit der Beschreibung herausnehmen oder zufügen kann. Sie ist bewusst als rollbare Liste angelegt und nicht als Datenbank, wo man jedes Foto einzeln anklicken müsste. Das gestattet einen schnellen Überblick. Schließlich nutzt mir eine komplizierte Seite mit Datenfunktionen nichts, wenn ich das in ein paar Jahren ergänzen muss aber nicht mehr nachvollziehen kann. Daher sei mir die einfache Struktur dieser Homepage und die nicht ganz perfekten Fotos verziehen.