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quinta-feira, 25 de fevereiro de 2010

O ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO

O urânio é um elemento químico que serve como matéria prima básica para programas nucleares. O urânio é um metal encontrado nas rochas da crosta terrestre. Pode ser extraído em mineração ao ar livre, em poços e subterânea. O urânio natural é  constituído por uma mistura básica de três isótopos: o  urânio-235(0,72%) ou U-235, 0 urânio-238(99,27%) e o urânio-234(0,005%).

Foto Urânio - Crédito a Indústrias Nucleares Brasileiras - INB.
Sua origem é estelar, ou seja, quando estrelas explodem em forma de supernovas, seus materiais são espalhados em várias regiões do espaço na forma de nuvens e poeiras estelares e, com o passar do tempo, chegam a alguns planetas, estrelas e luas. O urânio foi incorporado na Terra durante sua formação. Na nossa Lua, por exemplo, em junho de 2009 foi detectado a presença do urânio pela sonda japonesa Kaguya, lançada em 14 de setembro de 2007, através do seu instrumento chamado espectômetro de raios gama.  As coordenadas para futuras construções de bases e colônias lunares, que vão precisar de energia nuclear,  já podem ser determinadas pelos cientistas.
 
Depois de extraído, o minério de urânio é levado para a usina, onde é triturado e móido, resultando em um pó fino, preparado para ser purificado por meio de processos químicos. Depois de purificado é reconstituído em um sólido amarelo, conhecido como “yellow cake” que é um sal que contém urânio na proporção entre 60 a 70%, portanto, é radioativo.

Foto "Yellow cake" - Crédito a Indústrias Nucleares Brasileiras - INB.
Como aumentar a quantidade de átomos do U-235, partindo do “yellow cake” ?  É bom lembrar que o urânio natural contém apenas 0,72% de  U-235 . Para que o U-235 seja usado como combustível é preciso aumentar sua proporção em cerca de 2 a 3%.  Aí que entra um processo chamado enriquecimento - o “yellow cake” é  quimicamente processado.  Aqui estão as etapas básicas deste processo químico: é feito o manuseio do concentrado, sua pesagem,  sua amostragem,  seu armazenamento, a dissolução de quantidades estequiométricas em ácido cítrico, é feito a extração por  solvente, a reextração do urânio como solução de nitrato de uranila, é feita a calcinação, a hidrofluoração e a fluoração a UF6 (gás hexafluoreto de urânio). Percebemos que o “yellow cake” (sólido) foi convertido para UF6 (gás), que é muito corrosivo e reativo e que deve ficar longe de óleos e graxas lubrificante para evitar reações químicas repentinas.

Foto pastilhas de urânio - Crédito a Indústrias Nucleares Brasileiras.
O próximo passo é fazer o UF6 voltar para o estado sólido. Para esta etapa é usado o método de centrifugação. Eis algumas das etapas básicas deste método:  O UF6 é girado em uma centrífuga a gás, numa câmara cilíndrica em alta velocidade, com o objetivo de separar o U-238 (mais denso) do U-235. O U-238, depois de atráido para o fundo da câmara, é removido da centrífuga juntamente com resíduos do U-235, que ficaram no centro da centrífuga. As quantidades restantes de U-235 são postas em uma outra centrífuga e assim, o processo é repetido em muitas centrífugas até chegarmos ao produto final, o pó de UO2 (dióxido de urânio) ou urânio enriquecido. O urânio que sobra deste método, ou seja, substâncias removidas principalmente de U-238 e U-235, formam o urânio empobrecido, pesado e levemente radioativo, que podem ser usados em componentes antiblindados. O próximo passo é fazer com que o dióxido de urânio seja prensado, tratado termicamente em forno e posto em formas cilíndricas resultando em pastilhas cilíndricas de urânio.

1 comentários:

Anônimo disse...

Estudo Radiologia e este blog me ajudou muito a montar um trabalho sobre este assunto! Muito bom, parabéns!!!

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No lado direito do blog, em Categorias: Matemática Fundamental e Matemática para Física, temos muitos exercícios resolvidos de matemática básica, fornecendo a você uma base para encarar as disciplinas Física e Matemática do nível médio e superior. Por favor, não enviem exercícios para eu resolver, pois estou muito acarretado de tarefas e com pouquíssimo tempo até para postar. Agradeço os leitores que me comunicaram sobre erros de digitação em algumas postagens. Se você quiser contato, deixe seu e-mail ou escreva-me. Agradeço aos leitores que respondem às perguntas feitas, nos comentários, por alunos com dúvidas.

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Elísio.