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Piscina de combustível nuclear usado

Urânio

Urânio

O urânio é o combustível nuclear mais amplamente utilizado nas reações de fissão nuclear. É um elemento natural que pode ser encontrado na natureza. De qualquer forma, para usar urânio em um reator nuclear, você deve se submeter a um tratamento.

Para conhecer as particularidades que tornam o urânio tão diferente das outras substâncias, devemos primeiro considerar uma física nuclear básica.

Considerações físicas básicas de urânio

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

As cargas positivas dos prótons tentam empurrar violentamente para fora. O que os impede de separar é um novo tipo de força: uma força de atração imensamente poderosa de curto alcance age de maneira intercambiável entre prótons e nêutrons (que, deste 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 maneira, os nêutrons agem como "cimento nuclear".

Características do urânio, um elemento instável

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

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 estará em uma situação instável. Esta forma de urânio que contém um total de 238 nucleons (92 prótons e 146 nêutrons) é chamada de urânio-238.

A próxima provisão mais provável é um núcleo de urânio que contém três nêutrons a menos: urânio-235. Os átomos com esses núcleos mais leves representam cerca de 0,7% do urânio que aparece naturalmente.

Ambos os casos são o mesmo elemento, o urânio, pois possuem 92 prótons. No entanto, eles pertencem a diferentes isótopos porque um possui 238 nêutrons e o outro 235.

O núcleo de urânio-235 já está sob uma tensão próxima à ruptura interna; um nêutron equivocado que se aproxima dele pode quebrá-lo completamente.

Para as reações de fissão nuclear, estamos interessados ​​nessa combinação entre prótons e nêutrons que está tão perto de vencer a força nuclear. Assim, ao adicionar um nêutron ao átomo, ele explode e divide, gerando outros nêutrons que podem colidir com outros átomos de urânio que também estão no limite.

Urânio enriquecido e urânio empobrecido

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

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

Urânio natural é usado para produzir urânio enriquecido; O produto restante é urânio empobrecido.

Aplicações de urânio

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

O urânio é quase tão duro quanto o aço e muito mais denso que o chumbo. Esse recurso faz do urânio empobrecido um elemento ideal para aplicações como:

  • Contrapeso em rotores de helicópteros e peças de aeronaves
  • Escudo de proteção contra radiação ionizante
  • Componente de munição para que eles penetrem mais facilmente nos veículos blindados do inimigo.
  • Armadura em veículos militares.

Isótopos de urânio

O urânio pode ocorrer em diferentes composições em seu núcleo, ou seja, em diferentes isótopos. Embora o urânio possa ser encontrado na natureza, a maioria é encontrada em uma configuração que não é a mais adequada para gerar reações nucleares. Por esse motivo, os átomos de urânio são artificialmente alterados para transformá-los em outros isótopos mais instáveis. Esses novos isótopos de urânio favorecerão a geração de reações em cadeia da fissão nuclear.

O urânio-235 (235U) é o único isótopo físsil, isto é, capaz 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 está presente em 0,0054% na natureza.
  • Urânio-235 está presente em 0,7204% na natureza.
  • Urânio-236 de origem sintética.
  • Urânio-238 está presente em 99,2742% na natureza.

    Referências

    Autor:

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