近年、世界中で注目を集めているウランについて、その基本的な性質や特徴を学ぶ機会が必要とされています。ウランは原子番号92の重金属元素で、天然ウランの大部分を占めるU-238の他に、核分裂しやすいU-235も含まれています。この U-235 の濃縮が原子力発電や核兵器の開発に重要な役割を果たしています。本記事では、ウランの原子番号、同位体比、濃縮、発見の歴史、鉱物、蛍光特性、酸化数など、ウランに関する10の基礎的な問題を取り上げ、ウランの性質や応用について理解を深めていただきます。
Q1 : ガボンにあるオクロ（Oklo）の自然原子炉が示している事実はどれか？ 自然に臨界状態になって連鎖反応が生じた 隕石に含まれるウラン濃縮の証拠 ウランが地球外で生成されることの証拠 ウランが磁性を持つことの証拠
オクロ自然原子炉は約17～20億年前にガボンで発生したとされ、十分に高濃度だった天然ウラン鉱床に地下水が浸入して減速材（モデレーター）となり、自然に臨界に達して連鎖核分裂反応が自発的に継続した事例です。これにより特定の同位体比の異常（U‑235の消耗など）や核生成物の痕跡が残り、自然に原子炉が成立し得ることが実地で確認されました。
Q2 : ウランを含むガラス（ウランガラス）が紫外線下で示す特徴的な色は？ 青色 緑色 赤色 黄色
ウランガラスは主にウラン化合物（ウラニルなど）を含み、紫外線（ブラックライト）照射下で鮮やかな緑色に蛍光を示すことで知られています。この蛍光はウラニルイオン（UO2^2+）などによる電子遷移に起因します。ウランの含有量や化学形態により色味や蛍光の強さは変わりますが、歴史的にウランガラスの特徴は『紫外線で光る緑色』として識別されてきました。
Q3 : 多くのウラン化合物で安定に見られるウランの酸化数はどれか？ +4 +3 +6 +2
ウラン化合物で比較的広く見られる酸化数は+6（六価ウラン）です。特にウラニルイオン（UO2^2+）として六価ウランは水溶液や硝酸化条件下で安定で、ウランの化学・環境挙動や核燃料再処理で重要です。+4の状態（U(IV)）も固体や還元条件で一般的ですが、+6は溶液化学や酸化的条件で優勢となるため多くの化合物で観察されます。
Q4 : 天然ウランにおけるU-235のおおよその存在比率はどれか？ 約0.72% 約3% 約5% 約10%
天然ウラン中のU‑235の存在比は非常に小さく、約0.72％（約0.7％）です。残りの大部分はU‑238で、微量のU‑234も含まれます。U‑235は熱中性子で容易に核分裂を起こす『臨界に重要な』同位体であるため、原子炉用や核兵器用にはこの比率を高める濃縮（エンリッチメント）が必要になります。反対に天然ウランをそのまま用いる原子炉設計もありますが特別な条件を要します。
Q5 : U-235の半減期はどれに近いか？ 4.47×10^9年 1.00×10^6年 2.41×10^4年 7.04×10^8年
U‑235の半減期は約7.04×10^8年（約7.04億年、一般には約7.04×10^8年や約7.038×10^8年と表記）とされています。これはU‑238の半減期（約4.47×10^9年）よりかなり短く、地球形成以来の放射性崩壊のためU‑235の相対量が減少してきました。この長い半減期が同位体比や放射性年代測定、核燃料サイクルの特性に影響します。
Q6 : ウランの同位体比（U-235の割合）を人工的に高める作業を何というか？ 濃縮（エンリッチメント） 再処理 採掘 崩壊
U‑235の割合を人工的に高める操作は『濃縮（エンリッチメント）』と呼ばれます。天然ウランのU‑235比は約0.7％なので、軽水炉用には3〜5％程度に、兵器用には90％近くにまで高める必要があり、ガス遠心分離法やガス拡散法などの物理的分離技術が用いられます。再処理は使用済燃料から有用核種を取り出すことであり、採掘は鉱石からウランを取り出す工程です。
Q7 : ウランを最初に発見し命名したのは誰か？ ヒューゴ・ド・ビエール マルティン・ハインリヒ・クラプロート アンリ・ベクレル マリー・キュリー
ウランは1789年にドイツの化学者マルティン・ハインリヒ・クラプロート（Martin Heinrich Klaproth）がピッチブレンデ（ウラニナイト）を分析して新元素を確認し、当時発見された天王星（Uranus）にちなんで『ウラン』と命名しました。ベクレルは後にウラン塩の自然放射能を発見し、キュリー夫妻はラジウムなどを研究していますが、元素名の起源はクラプロートにあります。
Q8 : ウランの主要鉱石として伝統的に知られる鉱物はどれか？ リン鉱石（アパタイト類） トルマリン ゼオライト ウラニナイト（ピッチブレンデ）
ウラン鉱石として伝統的に最も重要なのはウラニナイト（通称ピッチブレンデ）です。ウラニナイトはウラン酸化物を主成分とする鉱物で、歴史的にウランの主要な供給源でした。採掘されたウラニナイトは化学的に処理されウラン濃縮や燃料製造の原料となります。他の鉱物や岩石にもウランは含まれますが、商業的・歴史的にはピッチブレンデが代表的です。
Q9 : ウランの原子番号は何か？ 90 92 94 91
ウランの元素記号は「U」で、原子番号は92です。原子番号は原子核中の陽子の数を示し、ウランは周期表で第7周期の遷移金属に属します。92という陽子数により、ウランは非常に重い元素であり、その同位体（主にU‑238とU‑235）が放射能や核分裂特性に関わるため、核燃料や核兵器、放射性年代測定などで重要になります。したがって正しい原子番号は92です。
Q10 : 天然ウランで最も多く含まれる同位体はどれか？ U-235 U-233 U-238 U-234
天然ウランは複数の同位体を含みますが、最も多く含まれるのはU‑238です。自然界のウランの約99％近くがU‑238で、U‑235は約0.7％程度、U‑234はさらに少量です。U‑238は安定性が相対的に高く半減期も非常に長いため自然界で優勢になっています。このため天然ウランをそのまま使うと熱中性子での連鎖反応が起こりにくく、発電用には濃縮が一般的です。
まとめ
いかがでしたか？ 今回はウランクイズをお送りしました。
今回はウランクイズを出題しました。
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