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Piscina de combustível nuclear usado

O que é urânio? Tipos e características

O que é urânio? Tipos e características

O urânio é um elemento químico usado como combustível nuclear. É o combustível mais usado em reações de fissão nuclear. É um elemento natural que pode ser encontrado na natureza. No entanto, para poder usar o urânio em um reator nuclear, ele deve passar por um certo tratamento.

Para conhecer as peculiaridades que tornam o urânio tão diferente de outras substâncias, devemos primeiro considerar alguns aspectos básicos da física nuclear.

Considerações físicas básicas do urânio

Um átomo de um núcleo e elétrons que circundam esse núcleo. Por sua vez, um núcleo consiste em prótons e nêutrons. Um próton tem carga positiva. Um nêutron não tem carga elétrica e é neutro.

As cargas positivas nos prótons tentam se forçar para fora. O que os impede de se separarem é um novo tipo de força: uma força atrativa de curto alcance imensamente poderosa atua de forma intercambiável entre prótons e nêutrons (que, desse ponto de vista, são todos núcleons). A força nuclear de curto alcance os mantém unidos, opondo-se ao efeito repulsivo das cargas positivas dos prótons. Dessa forma, os nêutrons atuam como "cimento nuclear".

Características do urânio, um elemento instável

Podemos encontrar urânio na tabela periódica com o número atômico 92 com o símbolo "U". Está no grupo dos actinídeos.

O núcleo de um átomo de urânio contém 92 prótons. Nessas condições, a força repulsiva entre os prótons está prestes a superar a força nuclear.

Os átomos do mesmo elemento podem pertencer a diferentes isótopos, dependendo do número de nêutrons que eles contêm.

Se houver 146 nêutrons no núcleo do átomo de urânio, ele está em uma situação instável. Esta forma de urânio que contém um total de 238 núcleons (92 prótons e 146 nêutrons), é chamada de urânio-238.

O próximo arranjo mais provável é um núcleo de urânio contendo três nêutrons a menos: urânio-235. Os átomos com esses núcleos mais leves representam cerca de 0,7% do urânio que ocorre naturalmente.

Ambos os casos são sobre o mesmo elemento, urânio, uma vez que têm 92 prótons. No entanto, eles pertencem a diferentes isótopos porque um tem 238 nêutrons e o outro 235.

O núcleo de urânio-235 já está sob estresse próximo a uma falha interna; um nêutron perdido se aproximando pode quebrá-lo completamente.

Para as reações de fissão nuclear, estamos interessados ​​nesta combinação de prótons e nêutrons que está tão perto de superar a força nuclear. Dessa forma, apenas adicionando um nêutron ao átomo, ele explode e se divide, gerando outros nêutrons que podem colidir com outros átomos de urânio que também estão no limite.

Quais são os tipos de urânio?

O urânio pode ser natural, enriquecido, empobrecido.

Urânio empobrecido

O urânio empobrecido é uma mistura dos mesmos três isótopos de urânio, exceto que tem muito pouco 234U e 235U. É menos radioativo do que o urânio natural.

Urânio enriquecido

O urânio enriquecido é outra mistura de isótopos que tem mais 234U e 235U do que o urânio natural. O urânio enriquecido é mais radioativo do que o urânio natural.

Urânio natural

O urânio natural é usado para fazer urânio enriquecido; o produto restante é urânio empobrecido.

Para que serve o urânio?

O urânio é muito importante na indústria de energia nuclear como combustível nuclear. Especificamente, as usinas nucleares costumam usar urânio enriquecido. Ainda assim, existem outras aplicações para o urânio empobrecido.

O urânio é quase tão duro quanto o aço e muito mais denso que o chumbo. Esta característica torna o urânio empobrecido um elemento ideal para aplicações como:

  • Contrapeso nos rotores do helicóptero e nas peças da aeronave
  • Escudo protetor contra radiação ionizante
  • Componente de munição para que eles penetrem mais facilmente nos veículos blindados inimigos.
  • Blindagem em veículos militares.

Isótopos de urânio

O urânio pode estar presente em diferentes composições em seu núcleo, ou seja, em diferentes isótopos. Embora o urânio possa ser encontrado na natureza, a maior parte dele está em uma configuração que não é a mais adequada para gerar reações nucleares. Por esse motivo, os átomos de urânio são alterados artificialmente para se tornarem outros isótopos mais instáveis. Esses novos isótopos de urânio favorecerão a geração de reações em cadeia de fissão nuclear.

O Urânio-235 (235U) é o único isótopo físsil, ou seja, com capacidade de causar uma reação em cadeia de fissão nuclear, presente na natureza. É uma característica que nem mesmo o urânio-238, o mais comum desse elemento, possui.

Outros isótopos de urânio são os seguintes

  • Urânio-232 de origem sintética.
  • Urânio-233 de origem sintética.
  • Urânio-234 presente em 0,0054% na natureza.
  • Urânio-235 presente em 0,7204% na natureza.
  • Urânio-236 de origem sintética.

Urânio-238 presente em 99,2742% na natureza.

    Autor:

    Data de publicação: 8 de abril de 2014
    Última revisão: 19 de novembro de 2019