O urânio (U) é um elemento químico, com número atômico 92. O U-238 é o isótopo mais comum, consistindo em 99,27% do urânio existente, enquanto a frequência do isótopo U-235 é de 0,72%. O U-235 possui características físseis, podendo desencadear reações nucleares.
O U-235, ao ser bombardeado por nêutrons, captura um nêutron, tornando-se instável, sofrendo fissão de seu núcleo, desintegrando em um átomo de bário (Ba-141), um átomo de criptônio (Kr-52), liberando três nêutrons, que são responsáveis por desestabilizar outros núcleos de urânio, dando continuidade à reação em cadeia.
Usos do urânio
O urânio é fonte de energia, oriundo das reações físseis, podendo ser utilizado para fins militares ou civis. A indústria bélica e o uso em transporte (navios e submarinos a propulsão nuclear) são responsáveis atualmente apenas a uma pequena parcela de seu uso. A quase totalidade do urânio produzido é utilizado para gerar eletricidade nos cerca de 450 reatores nucleares atualmente existentes. Esses reatores são responsáveis por cerca de 11% da eletricidade no mundo, 20% nos EUA e 70% na França. Uma pellet de urânio tem cerca de 2 cm de altura por 1 cm de diâmetro e produz a energia equivalente a 1 tonelada de carvão. A energia é limpa, sem emissão de carbono.
Ciclo do combustível nuclear
Consiste nos processos necessários para a produção do combustível nuclear, que será utilizado em reatores para gerar energia. Envolve os seguintes passos:
- Mineração: produção do concentrado de octóxido de triurânio (U3O8), também chamado de yellowcake, obtido através do processo de mineração
- Conversão: o concentrado de urânio é dissolvido e purificado, e então convertido o hexafluoreto de urânio (UF6), permitindo que o mesmo seja enriquecido;
- Enriquecimento: o UF6 passa para estado gasoso a 57oC, sendo processado em centrífugas, de forma a proceder com a separação de seus isótopos. Em seu estado natural, a concentração do isótopo físsil U-235 é de apenas 0,72%, quantidade insuficiente para gerar reações em cadeia. O enriquecimento visa aumentar a concentração de U-235, devendo ser entre 3 e 6% para uso em reatores nucleares. Para combustível de submarinos nucleares, é necessário enriquecimento a pelo menos 20%, enquanto que para ogivas nucleares, 80 a 90%.
- Fabricação do combustível: o gás UF6 enriquecido é convertido em pó de dióxido de urânio (UO2), sendo utilizadas na fabricação de pastilhas de cerca de 1 cm de diâmetro, as quais são colocas em varetas de liga metálica não corrosiva (ex: ligas de zircônio), organizadas em feixes, para serem utilizadas nos reatores nucleares.
De interessante, do momento no qual o urânio é minerado até poder ser utilizado em uma usina nuclear passam-se 18 a 24 meses. Assim, a mineração de hoje atende à necessidade futura (dois anos), muito diferente do que as fontes fósseis como carvão e gás natural.
Por: Maicon – twitter: @maicon_br83