Alai

Ben Valsler

Diese Woche stellt Brian Clegg eine Verbindung vor, die für reichlich Energie und schöne Pigmente bekannt ist.

Brian Clegg

Wenn es um Uranverbindungen geht, denkt man leicht nur an das auffällige Uranhexafluorid, das für die Anreicherung des Elements unerlässlich ist, um den Gehalt an U-235 für Reaktoren und Bomben zu erhöhen. Im Hintergrund lauert jedoch Uranoxid, das eine ebenso wichtige Rolle in der Nuklearindustrie spielt – und es ist eine Substanz, die Künstler seit dem neunzehnten Jahrhundert verwenden, ohne zu wissen, womit sie es zu tun haben.

Die einfache Verbindung UO2, auch bekannt als Uran(IV)-oxid und das Shakespeare-artig klingende „Urania“, ist die häufigste Uranquelle, die in der Atomindustrie verwendet wird. Das schwarze kristalline Material ist der Hauptbestandteil des Erzes Uraninit, das oft noch unter seinem alten Namen Pechblende bekannt ist. Uraniumdioxid ist der Hauptrohstoff für Kernbrennstoff, obwohl es zwischen dem Abbau des Erzes und der Herstellung von Brennstäben vorübergehend in das flüchtigere Uranhexafluorid umgewandelt wird, um es anzureichern.

Nachdem das angereicherte Uran wieder in die Uraniumdioxidform zurückgeführt wurde, wird es zu Keramikpellets verarbeitet, die dann in die Rohre aus Zirkoniumlegierung eingeschweißt werden, aus denen die Reaktorbrennstäbe bestehen. Viele dieser Stäbe enthalten reines Urandioxid, aber es kann auch mit Plutoniumdioxid gemischt sein, was als Mischoxid oder MOX-Brennstoff bekannt ist. In diesem Fall muss das Urandioxid nicht angereichert werden.

In Afrika, Amerika und Europa gibt es große Uranoxidvorkommen, und im neunzehnten Jahrhundert tauchte Uranoxid in Glasuren für Töpferwaren und Fliesen auf. Mit verschiedenen Mischungen und Brenntemperaturen lassen sich Schwarz- und Grüntöne erzielen, aber Uranoxid wurde vor allem für kräftige Farben in Orange-, Rot- und Brauntönen verwendet. Ursprünglich war Uraniumdioxid ein interessanter, aber relativ wenig verwendeter Glasurfarbstoff, aber was seine Popularität wirklich steigerte, war ein Nebeneffekt der Arbeit von Marie Curie und ihren Nachfolgern.

Curie hatte Radium, zusammen mit Polonium, in Pechblende entdeckt, die aus der mineralienreichen Region Joachimsthal an der deutsch-tschechischen Grenze stammt. Zur Gewinnung von Radium, zunächst für Versuchszwecke und medizinische Anwendungen und später für eine ganze Reihe riskanter, im Dunkeln leuchtender Produkte, wurden riesige Mengen Erz raffiniert, um eine winzige Menge des radioaktiven Elements zu gewinnen – mehrere Tonnen Uraninit waren erforderlich, um nur ein Gramm Radium zu gewinnen. Das bedeutete, dass reichlich Uranerz, vor allem Urandioxid, als billiges Nebenprodukt zur Verfügung stand, und so stieg ab den 1920er Jahren die Verwendung von Glasuren auf Urandioxidbasis sprunghaft an.

Das Ergebnis war die Verbreitung von Produkten, die nicht nur auffällig aussahen, sondern auch schwach radioaktiv waren. Einigen Schätzungen zufolge liegt der Anteil der radioaktiven Fliesen und ähnlichen Produkte aus den 20er und 30er Jahren bei über 20 Prozent. Obwohl zumindest ein Gesundheitsphysiker glasierte Uranoxidfliesen als gesundheitsgefährdend einstuft, ist man allgemein der Meinung, dass die Strahlungswerte so hoch sind, dass eine Exposition kein nennenswertes Risiko darstellt, es sei denn, das Material wird über längere Zeit aufbewahrt oder gelangt in Lebensmittel oder Getränke. Dies gilt auch für die berühmteste Anwendung von Uranoxidglasur, die kühne rot-orangefarbene amerikanische Keramik, die als Fiestaware bekannt ist.

Das Unternehmen, das hinter Fiestaware steht, Homer Laughlin, war ein großer Nutzer von Uranoxid, musste aber die Glasur während des Zweiten Weltkriegs aufgeben, als seine Oxidbestände von der Regierung für das Manhattan-Projekt beschlagnahmt wurden. Nach dem Krieg konnte das Unternehmen die Verwendung von Uranoxid wieder aufnehmen, indem es mit dem abgereicherten Uran arbeitete, das nach der Anreicherung für den Einsatz in Reaktoren und Bomben übrig geblieben war. Obwohl die Hersteller ihre auffällige Uranoxid-Glasur in den 1960er Jahren aufgaben, sind noch viele ältere Fiesta-Geschirre im Umlauf, die zu Sammlerstücken geworden sind.

Die dramatischste künstlerische Verwendung des Oxids ist in transparenten Materialien. Wenn auch weniger häufig als bei Fliesen und Töpferwaren, wurde Uranoxid seit dem neunzehnten Jahrhundert auch zum Färben von Glas verwendet. Wir wissen, dass es mindestens bis in die 1830er Jahre verwendet wurde, da Königin Victoria 1836 ein Paar urandioxidgefärbte Glaskerzenhalter geschenkt wurden. Das mit Urandioxid gefärbte Glas, das wegen der ähnlichen Färbung der Vaseline auch „Vaseline-Glas“ genannt wird, hat einen kräftigen gelb-grünen Farbton, der im ultravioletten Licht am stärksten zur Geltung kommt, wo es auffällig grün leuchtet.

Besonders seit Fukushima sind Kernreaktoren umstritten, obwohl sie die globale Erwärmung begünstigen und niedrige Emissionen aufweisen. Aber Uraniumdioxid hat wohl oder übel weiterhin eine Rolle in der Energieerzeugungsindustrie gespielt, während sein glänzender Erfolg in der Kunst nie ganz in Vergessenheit geraten ist.

Ben Valsler

Brian Clegg über den glühenden Erfolg von Uraniumdioxid. Nächste Woche: Schadet es Ihnen, verbrannten Toast zu essen?

Martha Henriques

Anhand der derzeit verfügbaren Daten ist es viel zu einfach zu sagen, dass das Acrylamid in verbranntem Toast Krebs verursacht. Im Jahr 2002 hat eine schwedische Forschergruppe den Acrylamidgehalt in Lebensmitteln gemessen und damit große Besorgnis über die Risiken der Aufnahme dieser Verbindung über die Nahrung ausgelöst. Seitdem ist die Literatur über Acrylamid stark angewachsen, mit gemischten Schlussfolgerungen.

Ben Valsler