O urânio é um elemento químico usado principalmente como combustível para reatores nucleares para gerar eletricidade em usinas nucleares.
É um elemento natural que pode ser encontrado na crosta terrestre, onde a concentração média de urânio é de 4 partes por milhão.
De qualquer forma, para utilizá-lo em um reator nuclear e gerar uma reação nuclear em cadeia, ele deve passar por um tratamento especial.
Para que serve o urânio?
Suas principais aplicações estão relacionadas à energia nuclear. No entanto, sua grande dureza e alta densidade o tornam um material ideal para outras aplicações.
Abaixo listamos os principais usos do urânio:
Como combustível nuclear em usinas nucleares, até mesmo em reatores criadores: nesse caso, o minério deve primeiro passar por um processo de enriquecimento.
Para a fabricação de armas nucleares, como a bomba atômica.
Contrapeso em rotores de helicópteros e peças de aeronaves.
Escudo protetor contra radiações ionizantes.
Componente utilizado na produção de munição perfurante e blindagem de alta resistência
Blindagem em veículos militares.
Estimativa da idade da Terra a partir de sua meia-vida de várias centenas de milhões de anos.
Como é um átomo de urânio?
Um átomo consiste em um núcleo e elétrons em torno deste 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 se forçar para fora. O que os impede de serem separados é um novo tipo de força: uma força de atração de curto alcance imensamente poderosa agindo de forma intercambiável entre prótons e nêutrons (que são todos núcleos deste ponto de vista).
A força nuclear de curto alcance os mantém unidos, opondo-se ao efeito repulsivo das cargas positivas sobre os prótons. Dessa forma, os nêutrons atuam como “cimento nuclear”.
Urânio na tabela periódica
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.
Átomos do mesmo elemento podem pertencer a diferentes isótopos, dependendo do número de nêutrons que contém.
Se houver 146 nêutrons presentes no núcleo do átomo de urânio, ele está em uma situação instável. Essa forma, que contém um total de 238 núcleons (92 prótons e 146 nêutrons), é chamada urânio-238 (U-238).
O próximo arranjo mais provável é um núcleo de urânio contendo três nêutrons a menos: U-235. Átomos com esses núcleos mais leves compõem cerca de 0,7% do urânio natural.
Ambos os casos são sobre o mesmo elemento, o urânio, já que possui 92 prótons. No entanto, eles pertencem a isótopos diferentes porque um tem 238 nêutrons e o outro 235.
O núcleo de urânio-235 já está sob estresse próximo à ruptura interna; um nêutron perdido chegando perto dele pode quebrá-lo completamente.
Para reações de fissão nuclear, estamos interessados nessa combinação entre prótons e nêutrons que está tão perto de derrotar 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.
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 maior parte dele é encontrada em uma configuração que não é ideal para gerar reações nucleares.
Por isso, os átomos desse elemento são alterados artificialmente para convertê-los em outros isótopos mais instáveis. Esses novos isótopos favorecerão a geração de reações de fissão nuclear em cadeia.
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 são os seguintes
U-232 de origem sintética.
U-233 de origem sintética.
U-234 presente em 0,0054% na natureza.
U-235 presente em 0,7204% na natureza.
U-236 de origem sintética.
U-238 99,2742% presente na natureza.
Quais são os tipos de urânio?
O urânio pode ser natural, enriquecido, empobrecido.
empobrecido
O urânio empobrecido é uma mistura dos mesmos três isótopos de urânio, exceto que tem muito pouco 234U e 235U. É menos radioativo que o urânio natural.
Enriquecido
O urânio enriquecido é outra mistura de isótopos que possui mais 234U e 235U do que o urânio natural. O enriquecido é mais radioativo que o natural e mais instável, o que o torna ideal para gerar reações nucleares em cadeia.
Natural
O urânio natural é usado para produzir urânio enriquecido ; o produto excedente é esgotado.
