1. L'urani
1.1. Membres
1.2. Índex
Continguts
1.3. Introducció
Sostenibilitat2013(2f)Urani/foo.jpg "foo.jpg")
L'urani és un element químic que en la taula periòdica té el símbol U i el nombre atòmic 92. És pesant, tòxic, metàl·lic i radioactiu. PertanySostenibilitat2013(2f)Urani/fotiko.jpg "fotiko.jpg")
- a la sèrie dels actínids i el seu isòtop urani-235 és usat com a font d'energia en els reactors nuclears i les armes nuclears. L'urani es troba en petites quantitats a les roques, el sòl, l'aigua, les plantes, i en els animals, inclús en els humans.
- És l'element químic més pesant d'origen natural que es troba sobre la Terra. Va ser descobert al 1789 per M.H.Klaporfth. L'urani natural està format per tres tipus d'isòtops: urani-238 (238U), urani-235 (235U) i urani-234 (234U). De cada gram d'urani natural el 99'28 % de la massa és urani-238, el 0'71% és urani-235 i el 0'005% és urani-234. La proporció entre urani-238 i urani-235 és la mateixa a tota la Terra i a la resta dels planetes del sistema solar.
1.3.1. Taules de continguts
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fkjdfhfo.jpg "fkjdfhfo.jpg")
1.4. Extracció i localització de l'urani
Obtenció del Urani
L'urani és abundant en la naturalesa, no obstant això, es troba en proporcions molt petites en les roques de l'escorça terrestre. Encara que no sempre és així, i en algunes ocasions, es produeixen concentracions majors en alguns llocs que donen lloc a possibles mines.
Explotació Minera
Una vegada que es té localitzat el jaciment és necessari valorar-ho i estudiar si és possible explotar-ho en condicions econòmiques, i quin serà el mètode d'explotació.
Taula de producció mundial
Rang |
País/Regió |
Producció de urani (tones) |
Percentatge de producció mundial |
|
Món |
39.100 |
- |
1 |
Canadà |
9862 |
25,2% |
2 |
Austràlia |
7606 |
19,5% |
3 |
Kazajistán |
5279 |
13,5% |
4 |
Níger |
3434 |
8,8% |
5 |
Rusia |
3262 |
8,3% |
6 |
Namíbia |
2782 |
7,1% |
7 |
Pakistán |
2260 |
5,8% |
8 |
Estats Units |
1579 |
4,0% |
9 |
Ucrania |
800 |
2,0% |
10 |
China |
750 |
1,9% |
11 |
Sud-àfrica |
542 |
1,4% |
12 |
República Checa |
383 |
1,0% |
13 |
Brasil |
190 |
0,6% |
14 |
Indià |
177 |
0,55% |
15 |
Romania |
90 |
0,28% |
16 |
Alemanya |
65 |
0,20% |
17 |
Uzbekistán |
45 |
0,14% |
Mineria per lixiviació “In situ”
Existeixen jaciments en els quals és possible extreure l'urani sense haver de moure terres, aprofitant la facilitat de solubilitat de l'urani. Això és viable si es donen certes condicions, com tenir confinat el jaciment entre capes impermeables, mentre que la roca que conté l'urani és, per contra, permeable i els minerals d'urani presents són fàcilment solubles. Es recorre llavors a la lixiviació in situ, dissolució “en el mateix lloc”, i amb la qual cal tenir en compte les seves importants connotacions mediambientals.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/lixivacion_in_situ_min.jpg "lixivacion_in_situ_min.jpg")
Mineria a cel obert
Si no es compleix les condicions adequades o la legislació vigent impedeix la lixiviació in situ, es pot explotar a cel obert, és a dir a l'aire lliure. Per explotar una mina a cel obert, és necessari trencar primer la roca, seleccionar-la, carregar-la i transportar-la i això es pot fer de moltes formes, si la roca és molt dura cal recórrer al ús d'explosius. Seleccionar el mineral i separar-ho de la roca que nomes suposa prendre mostres i realitzar, en última instància, la seva anàlisi, encara que la radioactivitat de l'urani i dels seus descendent en la seva desintegració facilita la seva localització,és fàcil mesurar la radiació i mitjançant una, correlació estadística convertir aquesta per saber la quantitat d'urani de la roca.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/mina_aire_libre.jpg "mina_aire_libre.jpg")
Mineria Subterrània
En aquells casos en els quals, per la profunditat del mineral o per les característiques del jaciment, no fos possible, o econòmic, l'ús dels anteriors mètodes es recorre a la mineria d'interior, en la qual s'accedeix al mineral mitjançant galeries i pous.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/mina_subterranea.jpg "mina_subterranea.jpg")
1.5. Transformació i utilització
L'urani un cop recollit s'ha de procesar ja que es troba en molt baixes concentracions i al ser altament reactiu continuament està reaccionant amb els altres materials.
L'urani de forma natural el trobem en forma d'issotop a la natura. Aquest issotops son el U-235 (0,7%) i U-238 (99,3%), més coneguts habitualment com urani enriquit i emprovit respectivament.
El que tractarem en aquesta secció són els metodes per transformar l'issotop U-238 en U-235, també sabrem quin us sels i dona a cadun.
Enriquiment:
El motiu de fer això és degut a que el l'urani fisionable i per tant aprofitable per generar energia és l'U-235. Com aquest gairabé no el trobem de forma natural l'hem de produir nosaltres i això es fa a partir del U-238.
El podem dividir principalment en 3 classes segons el % de U-235:
Altament enriquit (H.E.U) – 20% <
- Baix enriquiment (L.E.U) – 2% a 20%
- Lleugerament enriquit (S.E.U) – 0.9% a 2%
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fot.jpg "fot.jpg")
Com es fa?
Per enriquir l'urani principalment s'utilitzen 2 metodes, per difusió gasosa o centrifugació del gas. Avans però l'hem de transformar en Hexaflorur d'urani (UF6).
Difusió gasosa:
Aquest proces consisteix en agafar el gas anteriorment anomentat i fer-lo passar a traves d'un seguit de membranes semi-permeables. Això fa que les mol·lecules de U-235 i U-238 es separin lleugerament. Per que tingui major efectivitat es conecten en cascada un conjunt de difusors.
Aquest metode va jugar una part molt important desde el desenvolupament de la bomba atomica fins a la Guerra Freda.
Actualment esta en desus ja que hi han metodes molt més eficasos i que requereixen de molt menys energia per generar la mateixa producció.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fotiko3.jpg "fotiko3.jpg")
Centrifugació de gas:
Aquest metode utilitza un conjunt de centrifugadores en cascada igual que el metode anterior.
Cada una d'aquestes centrifugadores el que fa es fer circular el gas (UF6) dins el cilindre a altes velocitats i degut a la força centrifuga i que l'atom de U-238 és més pesat que el U-235, aquest primer s'enva cap a les parets del cilindre i el menys pesat cap a la zona central.
Aquest proceses es repeteix un gran nombre de cops per poder arribar a altes concentracions de U-235.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fo.jpg "fo.jpg")
Sostenibilitat2013(2f)Urani/tiko5.jpg "tiko5.jpg")
Altres metodes:
Per altre banda actualment hi han altres metodes com poden ser:
- Tub vortex
- Tècnica de Becker jet Nozzle
- Separació electromagnètica
- Laser (tecniques: AVLIS, MLIS, SILEX)
- Sistemes quimics.
- Separació de plasta (PSP)
Un cop tenim una alta concentració de U-235 el que es fa es convertir-lo en pols de dioxid d'urani (UO2) fins a aconseguir el anomenat “Yellow Cake”.
El Yellow Cake és una mena de material ceramic format per urani del qual es fan els productes finals per ejemple les barres de combustible per a reactors nuclears.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fotiko6.jpg "fotiko6.jpg")
Segons l'us que se li dongui tindra una concentració diferent, per ejemple:
- 1,5% - 5% : Centrals nuclears.
- 35% - 40%: Combustible per vaixells, satèl·lits, submarins,...
- 95% - 100%: Armes nuclears.
1.6. L'urani i el medi ambient
En aquest apartat s'explica la situació de l'urani en els diferents medis on podem trobar-lo i els seus possibles efectes, així com els possibles efectes que causa en els éssers vius que es troben en un hàbitat on hi han concentracions d'urani.
Es pot trobar al medi ambient de forma natural en molt petites quantitats, tot i que es pot trobar en varis medis com serien les roques, l'aire, l'aigua o al terra.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fotiko444.jpg "fotiko444.jpg")
L'urani és un material radioactiu i amb una gran capacitat reactiva. Com a resultat d'això no es pot trobar en la seva forma elemental. Els compostos que s'han format durant la reacció de l'urani amb altres elements i substàncies es dissolen en l'aigua. La solubilitat en aigua d'un compost d'urani determina la seva mobilitat en el medi ambient, així com la seva toxicitat.
En l'aire les concentracions d'urani són molt baixes. Fins hi tot quan les concentracions en l'aire són més altes del normal, hi ha tan poc urani present per metre cúbic que menys d'un àtom es transforma cada dia. En plantes o en sòls, l'urani hi apareix a través de la sedimentació o l'aigua de la pluja. S'enfonsa en els sediments o les capes de sòl més inferiors, on es barreja amb l'urani que ja hi és present. L'erosió causada per la mines pot provocar que majors quantitats d'urani siguin alliberades al medi ambient, tot i que també en petites quantitats.
A l'aigua la major part de l'urani és urani dissolt que deriva de les roques i el sòl sobre el qual l'aigua corre. Part del urani està en suspensió, de manera que l'aigua pren una textura fangosa.
Només una part molt petita d'urani en aigua sedimenta a l'aire. Les quantitats d'urani en l'aigua potable són generalment molt baixes. L'aigua que conté baixes quantitats d'urani es pot considerar potable. A causa de la seva naturalesa, l'urani que és absorbit s'elimina a través de l'orina i els excrements dels peixos i els altres animals que viuen en l'habitat en qüestió.
L'urani es troba en els sòls en diverses concentracions que són normalment molt baixes. Els humans afegeixen urani al sòl a través deles activitats industrials. Els compostos a terra es combinen amb altres compostos, que poden romandre a terra durant anys sense moure cap a l'aigua subterrània. Les concentracions d'urani són normalment més altes en sòl ric en fosfat, però això no acostuma a ser un problema, perquè les concentracions normalment no excedeixen els rangs normals dels sòls no contaminats.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/fotiko2.jpg "fotiko2.jpg")
En el cas de les plantes, que absorbeixen l'urani a través de les seves arrels i ho emmagatzemen allà. Els vegetals d'arrel com ara els raves poden contenir per tant concentracions d'urani més altes del normal. Quan els vegetals es renten l'urani s'elimina.
El problema de l'urani respecte al medi ambient, no es deu a l'estat en el que el trobem en la naturalesa,ja que en el seu estat natural els àtoms que el formen són molt inestables però tendeixen a dividir-se lentament. Aquest fenomen natural genera petites quantitats d'energia i radiació, però no en quantitats tan grans com per a danyar el medi on es troba. El problema el trobem als reactors nuclears, on els àtoms d'urani 235 es divideixen molt ràpidament i, per tant, alliberen molta més energia.
Les reaccions nuclears generen un tipus de contaminació anomenada radioactivitat. Algunes classes de radioactivitat fins hi tot poden perjudicar als éssers vius. Per això cal mantenir un control exhaustiu dels nivells de radioactivitat que es generen a les centrals nuclears. A més, les substàncies radioactives es mantenen actives durant segles i poden contaminar altres materials que hi entrin en contacte. Les centrals energètiques que utilitzen energia nuclear produeixen residus extremadament radioactius, perillosos i de llarga vida, que no sabem com eliminar. Les radiacions que emeten aquests residus són nocives per als éssers vius, perquè alteren la informació genètica que rep la seva descendència. A més, encara no s'ha trobat cap forma d'emmagatzemar-lo, transportar-lo i eliminar-ne els residus.
1.7. Repercusions de l'urani
L’urani es una substancia química que es radioactiva i tòxica.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/foto4.jpg "foto4.jpg")
Com ja s’ha parlat anteriorment hi ha diferents tipus d’urani : enriquit, empobrit i el natural. Segons quin tipus d’urani sigui les seves repercussions poden ser de mayor o menor grau.
Efectes a la salut:
L’urani empobrit o natural posseeix un baixa radioactivitat. Però posseeixen riscos tòxics degut al seu comportament com a metall pesat de l’organisme.
Mentre fem algunes necessitats bàsiques (menjar,veure o respirar) el nostre organisme s’exposa a adquirir algunes partícules d’urani. En aquest casos els científics mai han detectat efectes perjudicials de la radiació en aquest elements naturals que contenen un baix nivell d’urani. Tot i que en algunes persones s’han manifestat senyals de malalties dels ronyons per culpar d’haver ingerit grans quantitats d’urani.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/foto3.jpg "foto3.jpg")
A mes també existeix la possibilitat de com tot element radioactiu pugui arribar a provocar càncer. Aquest fenomen es poc provable tant en urani natural com empobrit, ja que com s’ha dit abans tots dos tenen baix nivell de radiació, a mes que es desconeixen si hi ha hagut casos. Amb urani enriquit la probabilitat de desenvolupar càncer es mes alta, ja que es mes radioactiu. En el cas que una persona hagi estat exposada a un material radioactiu, el càncer poder no s’arriba a manifestar fins que no passin anys.
Estar en contacte amb l’urani empobrit o natural no es perillós, ja que emet poca radiació(gama). En tot cas es perillós quan esta acompanyat per altres elements que han sofert transformacions fent que es tornin mes radioactius.
Amb aquestes dades la Comissió d’efectes Biològics de la Radiació Ionitzant ha declarat que es improbable que el consum d’aliments o aigua en quantitats normals d’urani pugui arribar a provocar càncer o algun tipus altre tipus de malalties. Mitjançant dades aconseguides a partir d’experiments fets amb animals, la Comissió ha arribat a la conclusió que si el consum d’aquest aliments o aigua supera les quantitats normals pot arribar a provocar càncer als ossos i a les rates provoca una disminució de memòria a un curt termini, augment de estrés i un augment de son paranoica . Tot i que no saben amb seguretat si això podria arribar-li a passar a una persona. S’ha demostrat que estar exposat a urani enriquit pot arribar a provocar malformacions al fetus, infeccions als ulls, orelles, perdida de cabell i disminució de pes .
Sostenibilitat2013(2f)Urani/foto1.jpg "foto1.jpg")
Altres efectes:
A mes dels efectes esmentats abans també tenen uns altres. Com per exemple la potenciació d’armes militars. Aquestes armes nuclears poden provocar incendis, contaminació radioactiva, destrucció de la capa d’ozó, hivern nuclear degut a la generació de grans quantitats d’òxid de nitrogen i una desestructuració social.
Sostenibilitat2013(2f)Urani/foto2.jpg "foto2.jpg")
1.8. Bibliografia
Referències:
· http://ca.wikipedia.org/wiki/Urani
· http://www.taulaperiodica.upc.edu/19_Terres%20rares/Actinis/uranitres.html
· http://geosalud.com/Ambiente/Radiacion/uranio.htm
· http://es.wikipedia.org/wiki/Uranio#La_exposici.C3.B3n_humana
· http://www.lenntech.es/periodica/elementos/u.htm
· http://es.wikipedia.org/wiki/Efectos_de_las_armas_nucleares
· http://es.wikipedia.org/wiki/Uranio#La_exposici.C3.B3n_humana
· http://www.nuclear.5dim.es/uranio.html
· http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Pa%C3%ADses_por_producci%C3%B3n_de_uranio