Uraniu

Uraniu, în latină uranium, este un element chimic, un metal, din seria actinidelor a sistemului periodic al elementelor care are simbolul chimic U și numărul de ordine 92.

Uraniul are cea mai mare Masă atomică dintre toate elementele naturale (vedeți plutoniu). Uraniul este aproximativ cu 70 % mai dens decât plumbul și este ușor radioactiv. Distribuția sa naturală este de circa câteva părți per milion în sol, roci și apă. Uraniul este extras industrial din minerale relativ bogate în concentrație față de cea naturală (vedeți uranit) prin procedee mecanice, fizice și chimice (vedeți extragerea uraniului).

Forma naturală a elementului chimic Uraniu care are numărul atomic 92. Principalii izotopi ai uraniului sunt:

• U-234 cu o abundenta de 0,006%;

• U-235 cu o abundenta de 0,72%;

• U-238 cu o abundenta de 99,275%.

Uraniul cu o concentrație de U-235 mai mare decât cea naturala este numit uraniu îmbogațit (se obține într-o instalatie de separare izotopica).

În stare naturală, uraniul se găsește sub formă preponderent a izotopului uraniu 238 (99.275%), respectiv a izotopilor uraniu 235 (0.711%) și a unei cantități foarte reduse de uraniu 234 (0.0058%). Această proporție din natură se datoreazǎ timpului de înjumătățire al celor trei izotopi, pentru uraniu 238 acesta este de 4,47 miliarde de ani, dar pentru uraniu 235 este de 704 milioane de ani. Indiferent de izotop, atomii de uraniu fisionează spontan emițând particule alfa., făcându-se folositori în datarea vârstei Pământului (vezi datarea uraniu-toriu, datarea uraniu-plumb și datarea uraniu-uraniu). La fel ca toriul și plutoniul, uraniul este unul din cele trei elemente fisionabile, însemnând că se poate descompune(scinda) ușor în elemente mai ușoare. În timp ce uraniul-238(material fertil) prezintă o mică probabilitate de fisiune spontană sau fisiune datorată bombardării cu neutroni rapizi, uraniul-235 și uraniul-233 prezintă o mare probabilitate de fisiune când sunt bombardați cu neutroni lenți. Acest efect generează căldura din reactoarele nucleare, fiind folosită ca sursă de putere si generează materialul fisionabil pentru armele nucleare. Amândouă consecințele se bazează pe capacitatea uraniului de a întreține o reacție nucleară în lanț. Uraniul epuizat (uraniul-238) este folosit în penetratorul cu energie cinetică și blindarea vehiculelor.

Uraniul este folosit pe post de colorant în sticla de uraniu, producând diferite tente de Culoare, de la portocaliu-roșu pana la galben-lămâi. A fost de asemenea folosit și pentru a umbri și a da tente de Culoare în arta fotografică. Descoperirea, in anul 1789 a uraniului in mineralul plehbendă, ii este acreditată lui Martin Heinrich Klaproth, care a numit noul element după planeta Uranus. Eugène-Melchior Péligot a fost prima persoană care a reușit să izoleze acest metal, iar proprietațile sale radioactive au fost descoperite, in 1896, de Antoine Becquerel. Cercetările lui Enrico Fermi, Otto Hahn și alții, începând din 1934, au condus la folosirea acestuia drept combustibil în industria energiei nucleare și în Little Boy, prima armă nucleară folosită în război. Disputa ce a dat tonul Razboiului Rece între Statele Unite si Uniunea Sovietica a dus la producerea a zeci de mii de arme nucleare ce foloseau uraniu îmbogățit, sau un derivat al uraniului, plutoniul. Date despre securizarea acestor arme si a materialelor fisionabile folosite in acestea, potrivit articolului "destrămarea Uniunii Sovietice" in 1991, impreună cu sumedenia de teste nucleare și accidente nucleare reprezintă o neliniște pentru sănătatea și siguranța publică.

Uraniul este un metal care face parte dintre elementele chimice care au jucat un rol deosebit la dezvoltarea energeticii nucleare prin proprietatea acestuia de a fi fisionabil și a elibera energie. Uraniul este destul de rãspândit în naturã sub forma diferitelor tipuri de minereuri (pehblendã, uraninit, torbernit, carnotit etc...). Uraniul este folosit, actualmente, drept combustibil nuclear sub forma Uraniului Metalic sau a unor compuși chimici. În reactoarele atomice este folosit uraniul ca sursă de energie pentru producerea curentului electric. În reactorul atomic este produsă, de fapt, o explozie atomică controlată, prin intermediul unor bare absorbante de neutroni (conținând bor sau cadmiu care au rolul de a absorbi neutronii în exces. În toate cazurile se pune problema obținerii, fie a uraniului, fie a unor sãruri ale acestuia de puritate nuclearã. Impuritãțile (chiar urme, de exemplu, bor, element cu secțiune de captură foarte mare) pot duce la deranjamente grave, din cauza unor secțiuni de capturã mari. Datoritã acestui lucru apare necesitatea utilizãrii unei tehnologii de purificare a substanțelor. Uraniul formeazã o serie de oxizi, dintre care îi amintim pe cei mai importanți: U3O8, UO3 si UO2. Primul se poate obține din calcinarea diuranatului de amoniu și azotatului de uraniu, UO3 rezultã prin calcinarea azotatului, iar UO2 prin reducerea UO3 cu H. Uraniul natural este un uraniu sărac in izotopul U235, izotop fisionabil utilizat la reactoare nucleare. In cazul reactoarelor cu moderator de grafit și apa ușoară se pune problema îmbogățirii uraniului, crescând concentrația în izotopul U235( care există cam în proporție de 0,5-1% în uraniul natural, restul fiind U238 nefisionabil. Un exemplu de proces de îmbogățire este următorul:în prima fază se amestecă UF6 cu un gaz purtător( H2 sau He). Curentul de gaze este trecut printr-o centrifugă de îmbogățire compusă dintr-un cilindru metalic care se rotește foarte repede(20000 rotații/minut). Aici are loc separarea izotopilor după masele lor. Spre centrul cilindrului ajunge izotopul ușor, U235 care părăsește cilindrul printr-o serie de conducte și ajunge într-o uzină de procesare unde este transformat în oxizi.Izotopul U238 se va deplasa spre exteriorul cilindrului, loc de unde va fi colectat și va fi utilizat, în general, la prepararea unor reactivi de laborator[UO2(CH3COO)2,UO2(NO3)2] care nu trebuie să conțină izotopul periculos( emite și raze gamma) U235.Alte metode de îmbogățire sunt difuzia gazoasă, separarea electromagnetică (în calutron), etc

Proprietăți fizice

• Metal radioactiv, Izotopul U având timpul de înjumătățire de cca. 760 de milioane de ani.
• Are densitate foarte mare, lucru care-l face să fie utilizat (izotopul U238) la fabricarea unor greutăți mici (de exemplu pentru giroscoape), dar cu masa mare, de asemenea, izotopul menționat se poate utiliza la fabricarea blindajelor pentru tancuri, dar și pentru fabricarea muniției (proiectile cu vârf de uraniu). Dezavantajul muniției de uraniu este contaminarea terenului la momentul exploziei, un lucru nedorit, praful de uraniu putând ajunge în organisme vii unde va provoca mutații în celule și deci cancer (uraniul și toate radioelementele sunt cunoscute pentru proprietățile lor mutagene și cancerigene). În anumite cazuri, uraniul se utilizează la ecranarea unor surse foarte puternice de radiație (de exemplu Cobalt 60, Cesiu 137) utilizate în radioterapie sau defectoscopie. Oxidul U3O8 are Culoarea galbenă, lucru ce l-a făcut utilizat la colorarea vaselor de porțelan și a sticlei (sticla de uraniu). În anumite cazuri, oxidul de uraniu a fost utilizat la fabricarea danturilor false. Uraniul era adăugat pentru că dinții falși să aibă fluorescența celor adevărați. În general, oxizii uraniului au fost folosiți ca și coloranți. Chiar și oxidul negru de uraniu a fost folosit pentru emailarea anumitor vase de porțelan. Sărurile de uraniu (azotat) erau folosite în tehnica fotografică, pentru realizarea fotografiilor în ton sepia.