Proprietățile Nucleare ale Uraniului

Proprietatile radiochimice ale Uraniului

1. Introducere

Uraniu, in latina uranium, este un element chimic, un metal, din seria actinidelor a sistemului periodic al elementelor care are simbolul chimic U si numarul de ordine 92. Uraniul are cea mai mare masa atomica dintre toate elementele naturale. Uraniul este aproximativ cu 70 % mai dens decat plumbul si este usor radioactiv. Distributia sa naturala este de circa cateva parti per milion in sol, roci si apa. Uraniul este extras industrial din minerale relativ bogate in concentratie fata de cea naturala prin procedee mecanice, fizice si chimice. Uraniul este un element natural relativ raspandit, fiind descoperit in 1789 de catre Klaproth (Fig.1) In Bohemia exista o exploatare de argint, al carei deseu era depozitat in apropiere; s-a observat ca noaptea deseul prezenta fluorescenta. In realitate Klaproth descoperea atunci oxidul de uraniu si abia in 1840 Peligot dovedeste existenta uraniului si obtine uraniu prin reducerea UO2 cu ajutorul sodiului metalic.

Fig. 1 Martin Heinrich Klaproth

In anul 1883 Moisson obtine uraniu metalic din oxizi prin reducere in cuptorul electric.

Importanta practica a uraniului a crescut dupa 1896, cand Becqerel (Fig.2) descopera proprietatile radiochimice ale uraniului.

Fig.2 Henri Becquerel

Primii care au inceput o activitate de cercetare au fost Marie si Pierre Curie (Fig.3). Acestia au obtinut si fractiuni cu radioactivitate mai mare decat cea a uraniului, ceea ce atesta faptul ca in minereurile de uraniu sunt si alte elemente radioemitatoare. Ei au reusit sa izoleze radiul si poloniul si astfel a luat nastere radiochimia.

Dupa descoperirea radiului, crezandu-se ca acesta are proprietati terapeutice, cererea de radiu a crescut foarte mult, conducand la o crestere exorbitanta a pretului, astfel incat in 19361g Ra ? 200 USD. Dupa 1936 se descopera reactia de fisiune nucleara si posibilitatea de obtinere a energiei electrice in centrale atomo-electrice, dar si posibilitatea realizarii bombelor atomice; o consecinta directa a acestor noi descoperiri - cresterea pretului. Dupa 1945 creste interesul pentru uraniu.

Fig.3 Marie si Pierre Curie

1.1 - Existenta uraniului in natura

Uraniul este un element foarte dispersat - nu se gaseste in concentratie suficient de mare pentru a permite exploatarea industriala a acestuia cu randamente bune. La fiecare tona de litosfera sunt aproximativ 4 g de uraniu; daca tinem cont de raspandirea pe adancime (pana la 15-16 km) rezulta in total circa 1014 tone de uraniu. In apa marilor exista aproximativ 109 tone de uraniu. Forma chimica in care se gaseste uraniul este foarte diversa, fiind cunoscute actualmente peste 200 de minerale care contin uraniu, insa numai cateva zacaminte prezinta interes din punct de vedere industrial (au o concentratie suficienta de uraniu pentru a fi exploatate rentabil. Dintre acestea, trei sunt mai importante:

1) Uraninit - combinatie a uraniului cu oxigenul (UO2+x); este de culoare negru inchis, insa cu cat x este mai mare, cu atat culoarea se deschide spre gri;

2) Pechblenda - oxid al uraniului cu formula chimica U3O8; este un amestec de oxid de uraniu VI cu oxid de uraniu IV: 2UO3oUO2.

3) Carnotita - este un uranovanadat de potasiu format din: si . Se exploateaza in USA pentru obtinerea de uraniu si vanadiu.

Se considera ca un minereu de uraniu poate fi exploatat rentabil daca are cel putin 0,1% uraniu. Tehnologiile actuale permit si exploatarea minereurilor care contin 0,01-0,1 % insa pretul de exploatare este foarte ridicat.