Uranio
L’ uranio è presente in natura per il 2∙10-4 %, ha numero atomico 92, peso atomico 238.07 . Esso è uno dei metalli con più alta densità ( ~ 19 g/cm3) insieme all’oro e ai metalli del gruppo del platino. Il metallo, se finemente suddiviso, è piroforico ovvero se è portato a contatto con l’aria si incendia. La sua superficie è del colore dell’acciaio se laminata di fresco, lasciato all’aria si ricopre di uno strato nero di ossidi.
L’uranio esiste in tre forme allotropiche: uranio α, rombico stabile fino alla temperatura di 668°C; da 668°C a 774 °C è stabile la fase β tetragonale; a più alte temperature è stabile la fase γ cubica a corpo centrato che fonde alla temperatura di 1133 °C.
La scoperta dell’ossido UO3 risale al 1789 quando Klaproth riuscì a separarlo dal minerale pechblenda e a riconoscerlo come ossido di un nuovo elemento che fu chiamato Uranio in onore alla scoperta del pianeta Urano che era avvenuta quell’anno.
Per riduzione del tetracloruro di uranio anidro trattato con potassio fu ottenuto allo stato puro nel 1841 da Peligot. L’elemento non trovò utilizzo se non per conferire il colore giallo a smalti e vetri fino alla messa a punto della fissione nucleare.
L’uranio si trova in maggior quantità nelle rocce acide, specie nei graniti, mentre nelle rocce basiche quali i basalti è contenuto in minor percentuale.
Minerali
Numerosi sono i minerali utilizzati per la sua estrazione; essi si suddividono, secondo i metodi di estrazione in tre categorie:
1) Minerali in cui l’uranio è contenuto nel grado di ossidazione 4. A questa categoria appartengono l’uraninite UO2 e i silicati coffinite U(SiO4)1-n(OH)4n e uranotorite Th1-nUnSiO4 dove n è minore di 1
2) Minerali in cui l’uranio è contenuto nel grado di ossidazione + 6. E’ la categoria a cui appartiene il maggior numero di minerali tra cui si annovera la tyuyamunite, la carnotite e la davidite
3) Minerali di uranio associati a sostanze organiche o presenti in rocce fosfatiche.
L’uranio naturale è costituito da una miscela di tre isotopi:
| Uranio | % | Tempo di dimezzamento |
| U238 | 99.28 | 4.5 ∙ 109 anni |
| U235 | 0.71 | 8 ∙ 108 anni |
| U234 | 0.005 | 2 ∙ 105 anni |
Il solo isotopo che subisce la fissione a causa di neutroni lenti è l’uranio-235.
Decadimento radioattivo
Dall’uranio-238 si può ottenere per cattura di neutroni e decadimento radioattivo un altro materiale fissile ovvero il plutonio-239:
238U + n → 239U → 239Pu + β–
Generalmente il combustibile nucleare è costituito da una miscela di isotopi dell’uranio arricchita in uranio- 235.
Per effettuare questo arricchimento il sistema più impiegato è quello che sfrutta la diffusione gassosa. Esso si basa sulla diversa velocità di diffusione di composti volatili sotto forma di esafluoruro di uranio, UF6 dei vari isotopi. Esiste, infatti, una relazione che lega la velocità di diffusione alla massa degli isotopi secondo la legge di Graham:
V1/V2 = √ M2/M1
Il procedimento consiste nel far diffondere l’esafluoruro attraverso varie membrane porose al di là delle quali si ha arricchimento progressivo della specie isotopica più leggera. Il fattore di arricchimento è molto piccolo e quindi bisogna procedere a un elevato numero di diffusioni operando anche in controcorrente. Il materiale di scarto ottenuto dal procedimento di arricchimento dell’uranio è il cosiddetto uranio impoverito costituito principalmente da 238U che presenta una minore attività specifica dell’uranio naturale.
Si ritenne che l’uranio impoverito, in quanto piroforo, potesse trovare utilizzo in bombe ad elevata penetrazione che avevano costi molto bassi dal momento che veniva utilizzato un materiale di scarto. Tali bombe furono usate in Bosnia Erzegovina, Serbia e Kosovo nel 1995 e nel 1999. Dopo poco tempo molti tra i militari italiani in missione nei Balcani sono stati colpiti da tumori e sono seguite lunghe battaglie giudiziarie miranti al riconoscimento quanto meno di un indennizzo ai militari ammalatisi. Sono seguite molte sentenze di condanna ai danni dello Stato ma ai familiari dei ragazzi morti non rimarrà che un pugno di euro e nessuno potrà ridare la vita a giovani che sono stati esposti a radiazioni dimostratesi fatali