Урановое стекло

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Блюдо из уранового стекла
Флуоресценция уранового стекла в ультрафиолетовом свете

Ура́новое стекло́ — стекло, окрашенное соединениями урана, часто обладающее зелёной флуоресценцией. Встречаются и другие наименования. Канарское, или канареечное стекло — это наиболее старое название, которое впервые было использовано в 1840-х годах в Англии. Бирманское стекло — непрозрачное стекло, с оттенком от желтого до розового, содержащее оксиды урана и соединения золота. Было показано впервые королеве Виктории при её визите в США в 1885. Она же дала наименование, заметив, что цвет стекла напоминает закат на Бирме. Депрессионное стекло — массово заполонившее рынок во время Великой депрессии тоже является урановым стеклом. В США это стекло было обыденно, как кубинские сигары. На американском английском с 1950 появился термин Vaseline glass — от немецкого названия «нефтяного желе», вазелина, имеющего желто-зеленоватый цвет оливкового масла. Более зелёные оттенки ценятся менее, из-за повышенного содержания железа и ослабленной флуоресценции. В России и СССР было название Царское стекло. В некоторых странах вообще нет отдельного наименования для этой марки стекла, и коллекционеры используют название стекольного завода, выпускавшего урановое стекло. Например в Финляндии завод в Риихимяки, выпускавший урановое стекло до 1974. До массового появления доступных ультрафиолетовых источников света об особенности стекла флуоресцировать большинство не догадывалось.

Состав[править | править вики-текст]

Для урановых стёкол рекомендуются кальциевые, цинковые, бариевые составы предпочтительно с высоким содержанием калия и бора, это обеспечивает более интенсивную флуоресценцию стекла. Свинцовые стёкла не дают флуоресценцию потому, что поглощают ультрафиолетовые лучи. Для урановых стёкол без флуоресценции могут быть применены и свинцовые составы стёкол, например в ювелирных изделиях для имитации топаза — такие стёкла имеют жёлтый цвет, сравнимый с топазами. Содержание окрашивающего урана должно быть сравнительно большим, так как красящая способность урана в стеклянных составах небольшая — это 0.3 … 1,5 % UO2 или 4 … 6 % UO3. Однако при более высоком введении оксида урана флуоресценция стекла постепенно слабеет и при содержании свыше 25 % практически исчезает.

Уран вводится в шихту в виде одного из следующих окислов:

Необходимо отметить, что жёлтый или жёлто-зелёный цвет стекла не является однозначным признаком содержания в стекле оксидов урана. Окрашивающими в жёлтый или жёлто-зелёный цвет могут быть соединения кадмия, серы, селена, также органические красители — мука, крахмал, крупа, которые дают золотистую жёлтую окраску стеклу. Стекло, действительно содержащее оксиды урана даёт специфический флуоресцирующий (светящийся) жёлтый или жёлто-зелёный цвет.

Стандартизованные урановые стёкла с точно выдержанным химическим составом и режимом стекловарения:

  • боро-силикатное оптическое стекло жёлтое ЖС19 — 1,37 % UO3 через нитрат уранила UO2(NO3)6H2O
  • цинк-фосфатное оптическое стекло зелёное ЗС7 — 2,80 % UO3 через уранат натрия Na2UO4

Изготовители-поставщики обычно сопровождают каждую поставку паспортом (актом заводского лабораторного испытания) и указывают группу, тип стекла и дополнительно раскрывают химический состав, указывая точно на содержание в стекле оксидов урана и других химических элементов.

Свойства[править | править вики-текст]

Урановое стекло имеет высокий коэффициент преломления. Одним из заметных качеств стёкол с содержанием урана до 20 %, является флуоресценция в ультрафиолетовых лучах. Это отличает урановое стекло от стекла, окрашенного в желтый церием. Как правило стекла имеют сильную цветную окраску. Коэффициент температурного расширения мал, чем обусловил использование в качестве материала корпуса электронных ламп.

История[править | править вики-текст]

Появление уранового стекла оценивается по крайней мере 79 г н. э.[1], которым датируют мозаику, найденную на римской вилле на мысе Посиллипо в Неаполитанском заливe (Италия) в 1912 году[2][3] и содержащей жёлтое стекло с 1 % содержанием оксида урана. Начиная с конца Средних веков настуран (уранит) начал добываться из серебряных рудников Габсбургов вблизи города Санкт-Иоахимшталь в Богемии (в настоящее время Яхимов, Чехия) и был использован как краситель в местном стекольном производстве. До 1898 года здесь было произведено более 1600 тонн всевозможных изделий из уранового стекла.

История массового производства начинается в 1830-х. С 1830 года Гусевский завод в России также начал выпуск аналогичных изделий. До Второй мировой войны использовался природный уран, но когда производство уранового стекла возобновилось в 1959 году, оно уже использовало обедненный уран, что сильно удорожает изделия. В настоящее время (2004 г.) несколько компаний в США и Чехии все еще производят урановое стекло (например, Glassd Art Glass, Mosser, Summit Glass и Fenton Glass), но это исключительно декоративные предметы, а не столовая посуда.

Содержание урана в стекле часто составляет порядка 2 массовых процентов, а например, содержание урана в некоторых стеклах, изготовленных в начале 1900-х годов, достигало 25 %.[4]

Радиоактивность[править | править вики-текст]

Так как уран радиоактивен, урановое стекло тоже радиоактивно. Это зависит от содержания урана, его происхождения и изотопного состава, возраста изделия. Максимальную радиоактивность имеют изделия, изготовленные с добавлением природных минералов урана, в которых последний находится в вековом равновесии со своими продуктами распада, которые в десятки и сотни раз опаснее урана. Урановые стекла с содержанием урана до 6 % имеют гамма излучение, как правило, ниже допустимых значений, незначительно превышая природный фон, но бета-излучение может превышать норму в десятки раз. Эти электроны в воздухе пролетают не более 15 см. При хранении за стеклом обычного серванта изделия из уранового стекла безопасны, так как бета-излучение (то есть электроны) легко задерживается. Любое радиоактивное вещество опасно при попадании внутрь организма и очень опасно, если будет включено в метаболизм. Если был использован химически чистый уран, очищенный от дочерних продуктов распада, прежде всего радия, то изделие первые столетия лишь слабым источником альфа-лучей, однако с течением времени (порядка тысячи лет) в нем накапливаются заметные продукты распада, что приводит со временем к значительному росту радиоактивности. Наиболее безопасна добавка обеднённого урана-238. К вековому равновесию уран приходит через 830000 лет, что в быту недостижимо. Невозможно отравиться ураном при регулярном употреблении пищи из посуды уранового стекла, тут уместна аналогия с невозможностью отравиться свинцом при использовании хрусталя. При этом известно о повышенной смертности стеклодувов, работавших с урановым стеклом и урановой шихтой. Теоретически попадание соединений урана в организм возможно и в работе гравёров и шлифовщиков на этом производстве, но поскольку стекло из природного урана не производится уже много лет, проверить это проблематично. Очень подробный анализ радиационного облучения, вызванного ураном в стеклянной посуде, можно найти в публикации Комиссии по ядерному регулированию «Систематическая радиологическая оценка исключений в отношении источников и побочных продуктов» (NUREG 1717)[4].

Существуют три основных пути облучения, связанные с урановым стеклом:

  1. Облучение тела гамма-лучами, испускаемыми радионуклидами в стекле.
  2. Воздействие на кожу рук бета-частиц, испускаемых радионуклидами в стекле.
  3. Проглатывание урана, выщелоченного в пищу, которая контактировала со стеклом.

При оценке эффективных эквивалентов дозы для различных потенциальных путей облучения, NUREG-1717 пришел к выводу, что самые высокие дозы будут у персонала, участвующего в транспортировке стеклянной посуды. Эта максимальная расчетная доза, 4 мбэр / год, составляет примерно 1-2 % среднегодового облучения жителя США[4].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Uranium (недоступная ссылка — история). Los Alamos National Laboratory. Проверено 14 января 2007. Архивировано 17 октября 2004 года.
  2. Emsley, Nature’s Building Blocks (2001), page 482
  3. The Earliest Known Use of a Material Containing Uranium by Earle R. Caley, Isis, Vol. 38, No. 3/4 (Feb., 1948). [1]
  4. 1 2 3 История и свойства уранового стекла

Ссылки[править | править вики-текст]