Uraani

Uraanimalmi on maankuoressa yhtä yleinen kuin tina. Uraani ja torium muodostavat yhdessä maapallon merkittävimmän nykytekniikalla hyödynnettävissä olevan uusiutumattoman energiavaran.

Uraani (lat. uranium) on raskas, lievästi radioaktiivinen alkuaine. Jaksollisessa järjestelmässä sen kemiallinen merkki on U ja järjestysnumero 92. Uraanin sulamispiste on 1 132 °C ja tiheys 19 050 kg/m³. Uraani on myrkyllinen raskasmetalli. Uraania käytetään yleisesti ydinpolttoaineena.

Uraanilla on kolme allotrooppista tilaa:

alfa (ortorombinen); vakaa 667,7 °C:seen asti
beta (nelikulmio); vakaa 667,7–774,8 °C:ssa
gamma (kuutio); vakaa 774,8 °C:sta sulamispisteeseen (takokelpoisin tila)

Uraanin yleisimmät isotoopit ovat ²³⁵U (U-235) ja ²³⁸U (U-238). Isotooppia ²³⁵U käytetään sekä ydinreaktoreissa että ydinaseissa, koska se on ainoa luonnossa esiintyvä isotooppi, jolla saadaan aikaan fissioiden ketjureaktio termisillä neutroneilla. Myös isotoopista ²³⁸U tuotetaan ydinpolttoainetta. Absorboidessaan neutronin se muodostaa radioaktiivisen, fissiokelpoisen isotoopin ²³⁹Pu.

Fissioituva on myös keinotekoinen isotooppi ²³³U, jota tuotetaan pommittamalla toriumin isotooppia 232 neutroneilla.

Uraani oli ensimmäinen fissioituvaksi havaittu alkuaine. ²³⁵U muodostaa erittäin lyhytikäisen isotoopin ²³⁶U, joka jakaantuu heti pienemmiksi ytimiksi vapauttaen samalla energiaa ja neutroneita. Jos neutronit osuvat toisiin ²³⁵U-ytimiin, tuloksena on ydinketjureaktio. Ketjureaktiosta seuraa ydinräjähdys vain hyvin erityisissä olosuhteissa. Tällä tavoin toimi ensimmäinen atomipommi (ydinfissio). Täsmällisempi termi sille ja vetypommille (ydinfuusio) on ydinpommi, koska reaktiossa ovat mukana vain ytimet.

[muokkaa] Tärkeimpiä uraania sisältäviä aineita

Yleisin uraanimalmi on uraniniitti.

Nykyisten erottelulaitosten tuottama uraanioksidi (U₃O₈) on lähes mustaa tai vihertävää. Vanhempien laitosten tuote oli kellertävää. Erottelualtaissa uraanimalmin uraanioksidipitoisuus nostetaan kemiallisesti jopa 90 prosenttiin malmin painosta. Erotteluprosessin välivaiheena uraani muodostaa kirkkaankeltaista ammoniumdiuranaattia.

Uraanimalmi on uraanin mineraaleja sisältävää kiveä, jota on taloudellisesti kannattavaa louhia. Tyypillisesti uraanimalmista 0,05–0,20 prosenttia on uraanioksidia.

Uraanitetrafluoridi (UF₄) on välivaihe uraaniheksafluoridin tuotannossa.

Uraaniheksafluoridi (UF₆) on valkoista kiinteää ainetta, joka kaasuuntuu yli 56 celsiusasteen lämpötilassa. UF₆ on rikastamoissa yleisimmin käytetty uraaniyhdiste.

Rikastetussa uraanissa ²³⁵U-isotoopin pitoisuutta on nostettu 0,711 prosentista, joka on lähes kaiken nykyään louhitun uraanin luonnontilainen pitoisuus. Rikastamoissa ²³⁸U-isotooppia poistetaan joko diffuusioprosessissa tai sentrifugissa, kunnes saavutetaan noin neljän prosentin ²³⁸U-pitoisuus. Alhaisella 3-5%:n rikastusasteella uraani kelpaa ydinpolttoaineeksi. Ydinaseissa käytetään yli 90%:n rikastusastetta.

Köyhdytetyssä uraanissa ²³⁵U-pitoisuus on alle 0,711 prosenttia. Se on yleensä rikastamisen jätetuote, mutta sitä on löydetty myös Afrikasta Oklon alueelta. Sitä käytetään lentokoneiden vastapainoissa ja ammuksissa.

[muokkaa] Historiallista taustaa

Uraanin löysi saksalainen kemisti Martin Heinrich Klaproth vuonna 1789 pikivälkkeestä. Se nimettiin Uranus-planeetan mukaan, joka oli löydetty kahdeksan vuotta aikaisemmin.

Radioaktiivisten malmien tutkinta ja louhinta Yhdysvalloissa alkoi 1900-luvun vaihteessa, kun mm. kellotauluissa käytetyn itsevalaisevan maalin raaka-aineeksi etsittiin radiumia, jota uraanimalmikin sisältää. Sotakäyttöön uraani valjastettiin toisessa maailmansodassa, kun ns. Manhattan-projektissa kehitettiin ensimmäinen ydinase. 1970-lukuun mennessä Yhdysvaltain hallitus luopui uraanintuotannon tukemisesta, koska uraani ei ollut enää sotilaallisesti tärkeää. Samoihin aikoihin uraanille avautui uudet markkinat ydinvoimaloiden polttoaineena.

[muokkaa] Tilastoja

Yhdysvaltain siviilireaktorit ostivat vuonna 2001 kaikkiaan 21 300 tonnia uraania, josta maksettiin keskimäärin 26,39 dollaria kilolta. Hinta oli pudonnut 16 prosenttia vuoden 1998 tasosta.

Vuonna 2001 Yhdysvallat tuotti 1 018 tonnia uraania seitsemältä kaivauspaikalta, jotka kaikki sijaitsevat Mississippijoen länsipuolella.

Uraania jaellaan maailmanlaajuisesti, erityisesti Ranskasta. Yleensä suuret maat tuottavat uraania pieniä maita enemmän, koska uraani on jakautunut maaperään melko tasaisesti. Australialla on laajat uraanivarat, jotka muodostavat arviolta 30 % maailman tunnetuista uraanivarannoista.

Uraani saastuttaa maaperää, pohjavesiä ja ruokaa joillakin alueilla.

Uraani ei ole kovin harvinaista; se on yleisempää kuin volframi, beryllium ja kulta. Uraania on maapallon meriin liuenneena arviolta 4 miljardia tonnia. Suomessa uraania on maaperässä keskimäärin 4,5 g kuutiometrissä.

[muokkaa] Louhinta Suomessa

Uraanivaltaukset

Kauppa- ja teollisuusministeriö teki päätöksen uraanivaltauksesta Enon ja Kontiolahden rajalle 10. lokakuuta 2006. Päätös antaa ranskalaiselle Cogema-yhtiölle (Compagnic Générale des Matières Nucléaires, nykyisin Areva) oikeuden uraanin ja muiden malmien etsintään. Päätös ei oikeuta koelouhintaan tai koerikastukseen. Valtaus on voimassa 5 vuotta. Yhtiö sai Enossa ja Kontiolahdella valtausoikeudet 18 alueeseen. Niiden kokonaispinta-ala on noin 1 500 hehtaaria. Valtausalueilta etsitään uraania ja toriumia.

Uusien valtausten etsintä on vilkastunut, koska uraanin hinta on noussut seitsenkertaiseksi neljässä vuodessa ja hinta näyttää jatkavan nousuaan.

Lisätietoa: Uraanitietoa Pohjois-Karjalasta

Katso myös: ydinfysiikka, ydinase, ydinreaktori, ydinsuunnittelu, köyhdytetty uraani

[muokkaa] Aiheesta muualla

Ydintekniikka
Ydinfysiikka	Atomi \| Fissio \| Fuusio \| Säteily \| Radioaktiivisuus \| Ionisoiva säteily
Ydinvoima	Ydinpolttoainekierto \| Säteilyturvallisuus \| Ydinturvallisuus \| Ydinjätehuolto \| Geologinen loppusijoitus \| Uraani \| Uraanin väkevöintilaitos \| Plutonium \|
Ydinreaktori	RBMK-reaktori \| Hyötöreaktori \| Kiihdytinreaktori \| Fuusioreaktori \| Painevesireaktori \| Nestemäisellä metallilla jäähdytetty reaktori \| Ydinvoiman käyttökohteet \|
Ydinaseet	Ydinsota \| Vetypommi \| Neutronipommi \| Ydinaseriisunta \|
Ydinonnettomuus	Tšernobylin ydinonnettomuus \| Three Mile Islandin ydinonnettomuus \| Luettelo ydinonnettomuuksista \| Luettelo ydinlaitostapahtumista
Ydinvoima Suomessa	Olkiluodon ydinvoimalaitos \| Loviisan ydinvoimalaitos muokkaa