Menu

Piscina de combustible nuclear gastat

Què és l'Urani? Tipus i característiques

Què és l'Urani? Tipus i característiques

L'urani és un element químic que s'utilitza com a combustible nuclear. És el combustible més utilitzat en les reaccions de fissió nuclear. Es tracta d'un element natural que es pot trobar a la natura. De tota manera, per poder utilitzar l'urani en un reactor nuclear ha d'experimentar un cert tractament.

Per conèixer les particularitats que fa l'urani tan diferent de les altres substàncies hem de considerar primer una mica de física nuclear bàsica.

Consideracions físiques bàsiques de l'urani

Un àtom dun nucli i delectrons que envolten aquest nucli. Alhora, un nucli consta de protons i de neutrons. Un protó té una càrrega positiva. Un neutró no té càrrega elèctrica i és neutre.

Les càrregues positives dels protons intenten empènyer-se violentament cap a fora. El que impedeix que se separin és una nova classe de força: una força d'atracció de curt abast, immensament poderosa, actua indistintament entre protons i neutrons (que des d'aquest punt de vista són tots nucleons). La força nuclear de curt abast els manté units, oposant-se a aquest efecte repulsiu de les càrregues positives dels protons. D'aquesta manera, els neutrons actuen com a “ciment nuclear”.

Característiques de l'urani, un element inestable

Podem trobar l'urani a la taula periòdica amb el número atòmic 92 amb el símbol “U”. Es troba al grup dels actínids.

El nucli d‟un àtom d‟urani conté 92 protons. En aquestes condicions, la força repulsiva entre els protons està a punt de vèncer la força nuclear.

Els àtoms dun mateix element poden pertànyer a diferents isòtops depenent del nombre de neutrons que continguin.

Si al nucli de l'àtom d'urani hi ha 146 neutrons presents, aquest es troba en una situació poc estable. Aquesta forma d'urani que contenint en total 238 nucleons (92 protons i 146 neutrons), es diu urani-238.

La disposició més probable següent és un nucli d'urani que contingui tres neutrons menys: l'urani-235. Els àtoms amb aquests nuclis més lleugers suposen al voltant del 0,7% de l'urani que apareix de manera natural.

Tots dos casos es tracta del mateix element, l'urani, ja que tenen 92 protons. Tot i això, pertanyen a isòtops diferents perquè un té 238 neutrons i l'altre 235.

El nucli d'urani-235 ja es troba sota una tensió propera al trencament intern; un neutró esgarriat que se li apropi pot trencar-lo completament.

Per a les reaccions de fissió nuclear ens interessa aquesta combinació entre protons i neutrons que està tan al límit de vèncer la força nuclear. D'aquesta manera, només afegir un neutró a l'àtom aquest explota i es divideix generant altres neutrons que poden xocar amb altres àtoms d'urani que també estan al límit.

Quins són els tipus d'urani?

L'urani pot ser natural, enriquit, empobrit.

Urani empobrit

L'urani empobrit és una barreja dels mateixos tres isòtops d'urani excepte que té molt poc 234U i 235U. És menys radioactiu que l'urani natural.

Urani enriquit

L'urani enriquit és una altra barreja d'isòtops que té més 234U i 235U que l'urani natural. L'urani enriquit és més radioactiu que l'urani natural.

Urani natural

L'urani natural es fa servir per fabricar urani enriquit; el producte sobrant és urani empobrit.

Per què serveix l'urani?

L'urani és molt important en la indústria de l'energia nuclear com a combustible nuclear. Concretament, els ractures nuclears solen utilitzar urani enriquit. Tot i així, hi ha altres aplicacions de l'urani empobrit.

L'urani és quasi tan dur com l'acer i molt més dens que el plom. Aquesta característica converteix l'urani empobrit en un element òptim per a segons quines aplicacions com ara:

  • Contrapès en rotors d'helicòpters i parts d'avions
  • Escut protector contra radiació ionitzant
  • Component de municions perquè penetrin més fàcilment els vehicles blindats de l'enemic.
  • Blindatge en vehicles militars.

Isòtops d'urani

L'urani es pot presentar en diferents composicions al nucli, és a dir, en diferents isòtops. Encara que l'urani es pot trobar a la natura, la major part es troba en una configuració que no és la més idònia per generar reaccions nuclears. Per aquest motiu, els àtoms d'urani s'alteren artificialment per convertir-los en altres isòtops més inestables. Aquests nous isòtops d'urani afavoriran la generació de reaccions de fissió nuclear a cadena.

L'urani-235 (235U) és l'únic isòtop fisible, és a dir, amb capacitat per provocar una reacció en cadena de fissió nuclear, present a la natura. És una característica que ni tan sols l'urani-238, el més comú d'aquest element, té.

Altres isòtops d'urani són els següents

  • Urani-232 d'origen sintètic.
  • Urani-233 d'origen sintètic.
  • Urani-234 present en un 0,0054 % a la natura.
  • Urani-235 present en un 0,7204% a la natura.
  • Urani-236 d'origen sintètic.

Urani-238 present en un 99.2742% a la natura.

    Autor:

    Data de publicació: 8 de abril de 2014
    Última revisió: 19 de novembre de 2019