Elemento metallico, scoperto nel 1789 da M. H.
Klaproth. Il nome deriva dal pianeta Urano ( scoperto nel 1781 ). Usato fino all'inizio
del 1900 essenzialmente per la produzione di coloranti per vetri e ceramiche, poi per la
produzione di radio (utilizzato a sua volta per applicazioni mediche e
per quadranti "fosforescenti" di orologi e strumenti vari), e infine come "combustibile fissile" nelle centrali nucleari ed
esplosivo nucleare nelle bombe atomiche.
Caratteristiche
Numero atomico: 92
Punto di fusione: 1132 °C
Densità: 19.05
grammi/cm-cubo
(notare che la densità del piombo è di 11.35 grammi/cm-cubo , cioè un
cubetto di 10 cm di lato di Uranio pesa 8 kg e tre etti in più di un uguale cubetto di
piombo e ben 11 kg in più di un uguale cubetto di acciaio... da qui la convenienza per la
costruzione di blindature ultra resistenti e proiettili particolarmente penetranti)
Presenza in
natura - minerali di Uranio -:
l'Uranio è largamente diffuso nella crosta
terrestre ( e nelle acque marine con una concentrazione di 3.34 microgrammi per litro)
sempre però in combinazione con altri elementi chimici con cui forma ben 150 minerali
noti. I principali sono l'Uranite e la Pechblenda (contenenti due diversi ossidi di Uranio).
Giacimenti minerari sono presenti in tutte le aree del mondo, i più ricchi in
Canada e in Africa sub-equatoriale.
Uranio naturale:
l'Uranio si presenta in natura come miscela di tre isotopi. Il 99.27% è U-238, materiale fertile ma non fissile,
lo 0.72% è U-235, materiale fissile, e infine solo lo 0.006% è U-234, fissile. Tutti e
tre gli isotopi sono radioattivi.
Uranio "arricchito":
l'isotopo più abbondante della miscela naturale,
U-238, non è fissile, quindi non può dar luogo ad una reazione nucleare. E' quindi
necessario, con opportuni processi meccanici, chimici e nucleari, arricchire la miscela,
aumentando la percentuale di U-235. Questa percentuale viene portata dallo 0.7% al 3.2 -
3.6 % per poter avere combustibile nucleare (usato per produrre energia nelle centrali
nucleari) e fino al 97 % per avere un "esplosivo" nucleare (bombe Atomiche e
detonatori delle bombe ad idrogeno).
Uranio "impoverito" (depleted Uranium):
ciò che rimane di una miscela di Uranio naturale dopo
il processo di "arricchimento". In questa nuova miscela la percentuale di U-235
scende dallo 0.7 % dello stato naturale al di sotto dello 0.3 %. Questo materiale di
scarto (circa 250 chili per ogni chilo di combustibile prodotto) non aveva
utilizzazione né mercato fino a pochi anni fa. Ora viene utilizzato sia in campo militare
per la produzione di blindature (carri armati, navi) e di proiettili di artiglieria molto
penetranti sia in campo civile per la produzione di oggetti di uso comune: volani per le
automobili, pallini da caccia, attrezzeria sportiva...
Pericolosità
Tossicità chimica:
l'Uranio è altamente attivo chimicamente e inoltre,
come gli altri metalli pesanti, è pericoloso di per sé, se ingerito, tendendo ad
accumularsi in vari tessuti.
Radioattività:
tutti e tre gli isotopi sono radioattivi e decadendo emettono sia radiazione alfa che radiazioni gamma. Tuttavia l'emivita di U-238 è di ben 4.46 miliardi di
anni mentre quella di U-235 è di 704 milioni di anni e quella di U-234 di
"soli" 245.000 anni. Quindi U-234, pur essendo solo una piccola frazione della
miscela naturale, produce quasi la metà della radiazione della stessa. Non bisogna
dimenticare infatti che più l'emivita è alta, tanto più debole è la radiazione (per
una certa quantità di materiale radioattivo). Questo è facilmente comprensibile dalla
definizione stessa di emivita (vedi glossario). Infatti se il
materiale X ha una emivita di N anni, questo vuol dire che, in media, dopo N anni una
metà degli atomi di X è decaduta, cioè ha emesso radiazioni. Quindi un certo numero di
atomi di X emetterà nell'unità di tempo una quantità di radiazione inversamente
proporzionale alla sua emivita. Facciamo un esempio più esplicito per chi non ha
familiarità con formule ed affini. Supponiamo di avere 1000 atomi di X che ha una
emivita, diciamo, di 100 anni e aspettiamo quindi 100 anni: a questo punto metà degli
atomi è decaduta cioè (in media!) sono state emesse 500 "radiazioni" in 100
anni e quindi (in media) 5 radiazioni all'anno. Supponiamo ora di avere sempre 1000
atomi di un altro elemento radioattivo Y con una emivita metà di quella di X, cioè 50
anni. Dopo 50 anni 500 radiazioni sono state emesse dai 1000 atomi di Y, cioè in media 10
all'anno: il doppio di quelle di X (tenere comunque presente che in realtà pochi
grammi di un materiale radioattivo contengono milioni di miliardi di miliardi di atomi!).
Siccome l'U-238 ha una emivita paragonabile alla età del nostro stesso pianeta è
conseguentemente di gran lunga il meno pericoloso da questo punto di vista (e d'altra
parte se la sua emivita non fosse così lunga non avremmo miniere di Uranio! tutto, o
quasi, l'Uranio sarebbe decaduto). Bisogna però anche mettere in conto la pericolosità
dei prodotti di decadimento dell'Uranio stesso, prodotti in gran parte essi stessi
radioattivi e con emivite in generale molto più piccole (vedi sotto la catena di
decadimento, vedi la scheda sugli effetti delle
radiazioni ionizzanti e usa il glossario se non conosci
qualche termine).
Catena (principale)
di decadimento dell'Uranio (U-238)
