Uranium
Uranium of uraan is een scheikundig element met symbool U en atoomnummer 92. Het is een metallisch grijs actinide.
Inhoud |
[bewerken] Ontdekking
Uranium werd in 1789 ontdekt door de Duitse scheikundige Martin Heinrich Klaproth in het mineraal pekblende. Het element werd genoemd naar de planeet Uranus, die acht jaar eerder was ontdekt.
De zoektocht naar en ontginning van radioactieve ertsen begon in de Verenigde Staten aan het begin van de 20e eeuw. Er werden toen bronnen van radium gezocht, voor gebruik in lichtgevende verf voor wijzers in horloges en dergelijke. Radium werd gevonden in uraniumerts. In 1917 werd het belangrijkste uraniumisotoop, 235U, ontdekt door Auguste Piccard. Uranium werd voor de defensie-industrie van belang gedurende de Tweede Wereldoorlog. In 1943 werd in Colorado uranium gewonnen voor het Manhattanproject. Maar uiteindelijk werd het meeste uranium voor het Manhattanproject en vooral voor de atoombom Little Boy geleverd door de Belgische regering in ballingschap, vanuit Belgisch Kongo. Er werd zelfs Duits uranium gebruikt dat was buitgemaakt op de onderzeeboot U-234.
Rond 1960 nam de behoefte aan militair uranium in de Verenigde Staten af door de nucleaire ontwapening. Tegelijkertijd kwam er meer behoefte aan uranium voor gebruik in kernreactoren.
[bewerken] Toepassingen
Naast het genoemde gebruik van verrijkt uranium in kernwapens en kernreactoren wordt verarmd uranium vanwege de hoge dichtheid gebruikt als contragewicht in vliegtuigen (zie Bijlmerramp) en in munitie. Bovendien dient het als afschermingsmateriaal tegen ioniserende straling.[1] In Nederland is het gebruik van munitie met verarmd uranium op de oefenterreinen Vliehors en Noordvaarder sinds 1993 niet meer toegestaan. Wel wordt er nog verarmd uranium gebruikt voor de legering van Amerikaanse M1-tanks, omdat het door zijn hoge dichtheid nauwelijks te doorboren is met kogels. Verarmd uranium vindt ook toepassing in antitankwapens. Het projectiel uit verarmd uranium doorboort het pantser. Het uranium brandt dan en verbruikt daarbij alle zuurstof binnen in de tank.
[bewerken] Opmerkelijke eigenschappen
Na raffinage is uranium een zilverwit licht radioactief metaal dat iets zachter is dan staal. Het is buigzaam, vervormbaar, een beetje paramagnetisch en heeft een zeer hoge dichtheid; 65% dichter dan lood. Als fijn verdeeld poeder reageert uranium met koud water en bij aanwezigheid van zuurstof wordt het langzaamaan bedekt met een laagje uraniumoxide.
Uraniumhexafluoride (UF6) is een witte, vaste stof, die al een damp vormt bij temperaturen boven 56°C. Het wordt gebruikt bij het verrijkingsproces van uranium. Verrijkt uranium bevat meer dan de 0,711 procent 235U die in natuurlijk uranium aanwezig is.
[bewerken] Voorkomen
Uraniniet is het uraniumerts dat van nature het meest op aarde voorkomt. Het bestaat voornamelijk uit uraniumdioxide (UO2). Voor gebruik wordt dit verwerkt tot "Yellowcake" (ammoniumdiuranaat), dit bevat 70 tot 80 gewichtsprocent uraniumoxide (U3O8). Om 235U te winnen moeten grote hoeveelheden erts gedolven worden, want slechts 0,7% van al het uranium bestaat uit dit uraniumisotoop. Bij de mijn blijven in veel gevallen grote hoeveelheden radioactief afval en verzuurde modder achter.
Landen waar uranium wordt gevonden, zijn Namibië, Australië, Niger, Canada, Turkije, Rusland, de VS en Zuid-Afrika. Ook in Sudetenland in Tsjechië komt uranium voor. In februari 2003 werd uranium aangetroffen op 200 kilometer afstand van de stad Yazd in Iran. Er werd meteen een fabriek gebouwd om het pas ontdekte uranium te winnen.
In Zeeland zijn in de Formatie van Breda fosforietknollen aangetroffen die tot 300 ppm uranium bevatten.
[bewerken] Isotopen
 Zie Isotopen van uranium voor het hoofdartikel over dit onderwerp. |
| Stabielste isotopen | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Iso | RA (%) | Halveringstijd | VV | VE (MeV) | VP |
| 233U | syn | 1,592×103 j | α | 4,909 | 229Th |
| 234U | 0,0055 | 2,455×105 j | α | 4,859 | 230Th |
| 235U | 0,720 | 7,038×108 j | α | 4,679 | 231Th |
| 236U | syn | 2,342×107 j | α | 4,572 | 232Th |
| 238U | 99,2745 | 4,468×109 j | α | 4,270 | 234Th |
De twee voornaamste uraniumisotopen die op aarde voorkomen zijn 235U en 238U. 235U is onmisbaar voor zowel kernreactoren als kernwapens, doordat het de enige splijtbare isotoop is die op aarde in voldoende mate wordt gevonden. Het is splijtbaar door thermische neutronen. De isotoop 238U is ook belangrijk doordat deze neutronen absorbeert, waarbij hij vervalt naar 239Pu (plutonium), dat ook splijtbaar is door thermische neutronen. Ook de kunstmatige isotoop 233U is splijtbaar; deze wordt gevormd uit 232Th (thorium) door middel van een neutronenbombardement.
[bewerken] Kettingreactie
Uranium was het eerste element dat splijtbaar bleek te zijn. Door een bombardement met langzame neutronen verandert de isotoop 235U in een geëxciteerde toestand van 236U, dat zich onmiddellijk opdeelt in twee kleinere atoomkernen, waarbij energie vrijkomt en bovendien nog meer neutronen. Als deze neutronen vervolgens ook geabsorbeerd worden door andere 235U-atomen ontstaat een kettingreactie. Als er geen materiaal in de buurt is om het overschot aan neutronen te absorberen, ontstaat een explosieve situatie. De eerste atoombom werkte met dit principe van kernsplijting. Zo'n twee miljard jaar geleden was de relatieve aanwezigheid van 235U dusdanig groot dat onder bijzondere omstandigheden natuurlijke kernsplijting kon voorkomen. De enige plaatsen waarvan bekend is dat het daar heeft plaatsgevonden liggen in de omgeving van Oklo in Gabon.
Een ander type atoombom is de waterstofbom, die werkt op basis van kernfusie.
[bewerken] Toxicologie en veiligheid
Uranium en uraniumverbindingen zijn giftig. Bij blootstelling aan minder dan de dodelijke dosis bestaat er kans op schade aan de lever. Bij hogere doses kunnen ook andere organen onherstelbaar beschadigd raken. Daarnaast zijn alle uraniumisotopen radioactief en kunnen daardoor bij opeenhoping in het lichaam genetische schade aanrichten, die uiteindelijk kanker kan veroorzaken. Doordat uranium alleen alfastraling uitzendt, die niet door de huid dringt, is dit gevaar bij uranium dat zich buiten het lichaam bevindt, niet aanwezig. In poedervorm is uranium brandbaar.
[bewerken] Zie ook
[bewerken] Externe links
- Lenntech over: Uranium
- (en) EnvironmentalChemistry.com over: Uranium
- (en) WebElements.com over: Uranium
Referenties
|
| Chemische elementen en isotopen |
|---|
|
Periodiek systeem: Standaard · Alternatief · Elektronenconfiguratie |
 |
Zie de categorie Uranium van Wikimedia Commons voor meer mediabestanden. |
