هيدريد اليورانيوم (III)

يؤدي تعريض معدن اليورانيوم للهيدروجين عند درجة حرارة 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت) إلى تكوين ثلاثي الهيدريد:  

2 U + 3H ₂ → 2UH ₃

يتحول معدن اليورانيوم بكميات كبيرة إلى مسحوق ناعم أثناء سير التفاعل. ^{[ 7 ] [ 2 ]}

تُشبه هذه العملية ظاهرة التقصّف الهيدروجيني ، لكن هيدريد اليورانيوم ليس مركبًا بينيًا . فبدلًا من ذلك، ووفقًا لعلم البلورات بالأشعة السينية ، تُحاط كل ذرة يورانيوم باثنتي عشرة ذرة هيدروجين ( بنية بيروفسكايت معيبة ). تشغل كل ذرة هيدروجين فراغًا رباعي الأوجه كبيرًا في الشبكة البلورية. ^{[ 8 ]} كثافة الهيدروجين في هيدريد اليورانيوم تُقارب كثافته في الماء السائل أو الهيدروجين السائل . ^{[ 9 ]} توجد رابطة U −H−U عبر ذرة هيدروجين في البنية. ^{[ 10 ]}

يتشكل هيدريد اليورانيوم عندما يتعرض معدن اليورانيوم (على سبيل المثال في وقود ماغنوكس ذي الغلاف المتآكل) للماء أو البخار، مع ثاني أكسيد اليورانيوم كمنتج ثانوي: ^{[ 8 ]}

7 U + 6 H ₂ O → 3 UO ₂ + 4 UH ₃

يُعدّ هيدريد اليورانيوم الناتج مادةً قابلةً للاشتعال التلقائي؛ فإذا تعرّض المعدن (مثل قضيب وقود تالف) للهواء لاحقًا، فقد تتولد حرارة زائدة، وقد يشتعل معدن اليورانيوم نفسه. ^{[ 11 ]} ويمكن تخميل اليورانيوم الملوث بالهيدريد بتعريضه لمزيج غازي من 98% هيليوم و2% أكسجين . ^{[ 12 ]} ويعزز تكثف الرطوبة على معدن اليورانيوم تكوين الهيدروجين وهيدريد اليورانيوم؛ وقد يتشكل سطح قابل للاشتعال التلقائي في غياب الأكسجين. ^{[ 13 ]} ويُشكّل هذا مشكلةً في التخزين تحت الماء للوقود النووي المستهلك شديد الخصوصية في أحواض الوقود المستهلك (لا يحتوي الوقود النووي من محطات الطاقة النووية التجارية على أي معدن يورانيوم). وبحسب حجم جزيئات الهيدريد وتوزيعها، قد يحدث اشتعال ذاتي بعد فترة غير محددة من التعرض للهواء. ^{[ 14 ]} ويُشكّل هذا التعرض خطر الاشتعال الذاتي لمخلفات الوقود في خزانات تخزين النفايات المشعة. ^{[ 15 ]}

يتفاعل هيدريد اليورانيوم مع الماء مُنتجاً غاز الهيدروجين. وقد يتسبب هذا التفاعل مع المؤكسدات القوية في حدوث حرائق وانفجارات. كما قد يؤدي التفاعل مع مركبات الهالوكربون إلى تفاعل عنيف. ^{[ 16 ]}

مسحوق هيدريد اليورانيوم المشرب بالبوليسترين غير قابل للاشتعال التلقائي ويمكن ضغطه، إلا أن نسبة الهيدروجين إلى الكربون فيه غير مواتية. ولذلك، تم تقديم البوليسترين المهدرج في عام 1944 بدلاً منه. ^{[ 23 ]}

هيدريد اليورانيوم المخصب بنسبة 5% تقريبًا من اليورانيوم-235 ( ²³⁵⁾تم اقتراح اليورانيوم-235 كوقود نووي / مُهدئ نيوتروني مُدمج لوحدة الطاقة النووية ذاتية التنظيم المُهدئة بالهيدروجين . ووفقًا لطلب براءة الاختراع المذكور، يبدأ تصميم المفاعل المعني بإنتاج الطاقة عند دخول غاز الهيدروجين بدرجة حرارة وضغط كافيين إلى قلب المفاعل (المُكوّن من معدن اليورانيوم المُحبب) حيث يتفاعل مع معدن اليورانيوم لتكوين هيدريد اليورانيوم. ^{[ 24 ]} يُعد هيدريد اليورانيوم وقودًا نوويًا ومُهدئًا للنيوترونات في آنٍ واحد ؛ ويبدو أنه، مثل مُهدئات النيوترونات الأخرى، يُبطئ النيوترونات بدرجة كافية للسماح بحدوث تفاعلات الانشطار ^؛تُستخدم ذرات اليورانيوم الموجودة في الهيدريد كوقود نووي. بمجرد بدء التفاعل النووي، يستمر حتى يصل إلى درجة حرارة معينة، حوالي 800 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت) ، حيث يتحلل هيدريد اليورانيوم كيميائيًا، نظرًا لخواصه الكيميائية، إلى غاز الهيدروجين ومعدن اليورانيوم. يؤدي فقدان تهدئة النيوترونات نتيجة التحلل الكيميائي لهيدريد اليورانيوم إلى إبطاء التفاعل، ثم إيقافه في النهاية. عندما تعود درجة الحرارة إلى مستوى مقبول، يتحد الهيدروجين مرة أخرى مع معدن اليورانيوم، مكونًا هيدريد اليورانيوم، مما يعيد التهدئة، ويبدأ التفاعل النووي من جديد. ^{[ 24 ]}  

قد يتداخل أيون هيدريد اليورانيوم مع بعض قياسات مطياف الكتلة ، حيث يظهر كذروة عند الكتلة 239، مما يؤدي إلى زيادة خاطئة في إشارة البلوتونيوم-239 ( ^239).(بو ). ^{[ 25 ]}