Урановое стекло

Встречаются и другие наименования уранового стекла. 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 жёлтого до розового, содержащее оксиды урана и соединения золота^{[какие?]}. Было показано впервые королеве Виктории при её визите в США в 1885 году. 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 года появился термин Vaseline glass — от немецкого названия «нефтяного желе», вазелина, имеющего жёлто-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 это завод в Риихимяки, выпускавший урановое стекло до 1974 года.

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 стёкольных вещей, 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:

• жёлтого ураната натрия Na₂UO₄
• тёмно-зелёного смешанного оксида урана U₃O₈ (то есть, UO₂ * 2UO₃)
• оранжевого триоксида урана UO₃
• коричневого диоксида урана UO₂

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.

Урановое стекло имеет высокий коэффициент преломления. Как правило, стёкла имеют сильную цветную окраску. Коэффициент температурного расширения мал, чем обусловил использование в качестве материала корпуса электронных ламп. Одним из заметных качеств стёкол с содержанием урана до 20 %, является флуоресценция в ультрафиолетовых лучах. Это отличает урановое стекло от стекла, окрашенного в жёлтый церием. Флуоресценцию вызывает свет от синего до ультрафиолетового с максимумом на границе видимого диапазона и ультрафиолета, около 400нм. Самые эффективные источники такого света на 2018 год — светодиоды на 405 нм. Глаз видит этот свет как слабый фиолетовый, но зелёная флуоресценция ионов урана настолько сильна, что затмевает свет источника. Светодиоды с невидимым ультрафиолетом пока имеют меньшую эффективность, то есть при том же токе дают в несколько раз меньшую световую мощность в нужном диапазона и требуют фильтра, отсекающего видимый свет, который они также производят.

Появление уранового стекла оценивается по крайней мере 79 годом н. э.[1], которым датируют мозаику, найденную на римской вилле на мысе Позиллипо в Неаполитанском заливe (Италия) в 1912 году[2][3] и содержащую жёлтое стекло с 1 % содержанием оксида урана. Начиная с конца Средних веков, настуран (уранит) начали добывать из серебряных рудников Габсбургов вблизи города Санкт-Иоахимшталь в Богемии (в настоящее время Яхимов, Чехия) и использовать 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 годов. 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 обеднённый уран, что сильно удорожает изделия. В настоящее время (2004 год) несколько компаний в США и Чехии всё ещё 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 стёклах, изготовленных в начале 1900-х годов, достигало 25 %[4].

До массового появления доступных источников ультрафиолетового излучения о способности уранового стекла флуоресцировать большинство не догадывалось.

Радиоактивность природного урана обусловлена в основном изотопами ²³⁸U и его дочерним нуклидом ²³⁴U. 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 стёкла с содержанием урана до 6 % имеют гамма-излучение, как правило, ниже допустимых значений, незначительно превышая природный фон, но альфа-излучение может превышать норму в десятки раз. Эти частицы в воздухе пролетают не более 15 см. При хранении за стеклом обычного серванта изделия из уранового стекла безопасны, так как частицы легко задерживаются. 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 изделия первые столетия служат лишь слабым источником альфа-лучей, которые не могут проникнуть даже сквозь эпителий кожи или лист бумаги, однако с течением времени (порядка тысячи лет) в нём 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 пришёл к выводу, что самые высокие дозы будут у персонала, участвующего в транспортировке стеклянной посуды. Эта максимальная расчётная доза, 4 мбэр/год, составляет примерно 1-2 % среднегодового облучения жителя США[4].

• 
  Молочно-урановое стекло начала XX века
• 
  Силовой триод. У места выхода электродов использовано урановое стекло
• 
  Бусы при обычном и ультрафиолетовом освещении в темноте
• 
  Декоративная фигура
• 
  При обычном освещении
• 
  То же при ультрафиолетовом освещении

• Уранин

• Systematic Radiological Assessment of Exemptions for Source and Byproduct Materials. NUREG 1717. June 2002 // Сайт ORAU.
• Radioactive Consumer Products. NUREG CP-0001. 1978 // Сайт ORAU.
• Урановое стекло. Радиоактивная красота
• Урановое стекло и с чем его едят
• Урановое стекло