Uranium

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 Manhattan project en vooral voor de atoombom Little Boy geleverd door de Belgische regering in ballingsschap, vanuit Belgisch Kongo. Er werd zelfs Duits uranium gebruikt dat was buitgemaakt op de 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.

[bewerk] 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 van ioniserende straling. In Nederland is het gebruik van munitie met verarmd uranium op de oefenterreinen Vliehors en Noordvaarder sinds 1993 niet meer toegestaan.

[bewerk] 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.

[bewerk] Verschijning

Uraniniet is het uraniumerts dat van nature het meest op aarde voorkomt. Het bestaat voornamelijk uit uraniumdioxide (UO₂. Voor verdere verwerking 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 in 1000 kilo erts zit slechts 1 kilo van dit uraniumisotoop. Bij de mijn blijven in veel gevallen grote hoeveelheden radioactief afval en verzuurde modder achter.

Uraniumerts

Verrijkt uranium

Landen waar uranium wordt gevonden zijn Australië, Niger, Canada, de VS en Zuid-Afrika. Ook in Sudetenland in Tsjechië komt uranium voor. In februari 2003 werd in Iran uranium aangetroffen, op 200 kilometer afstand van de stad Yazd. Er werd meteen een fabriek gebouwd om het uranium te winnen.

Daarnaast zijn er volgens het boek The origins of the Korean War van Bruce Cumings ook uraniummijnen te vinden in Noord-Korea. Volgens een aantal bronnen op het internet zouden de Japanners voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog uranium gedolven hebben in Hungam (voorheen bekend als Konam). De uraniumvoorraden van Noord-Korea zouden meer dan 26 miljoen ton bedragen. Men dient er rekening mee te houden, dat het niet allemaal zuivere uranium betreft. Stalin had in de jaren 1945-1948 een deal gemaakt met Kim Il Sung, dat de Sovjet-Unie Noord-Korea wapens zou leveren in ruil voor uranium, monaziet en andere radioactieve grondstoffen voor het kernwapenprogramma van de Sovjet-Unie, hoewel in de jaren 40 op kleine schaal, op bevel van Stalin in het diepste geheim, ook uranium werd gedolven door dwangarbeiders in de omgeving van Ust Umchuk, in de regio Magadan, Oost-Siberië, zoals onthuld in de documentaire Goud van Theo Uittenbogaard.

[bewerk] Isotopen

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 isotoop is die op aarde in voldoende mate wordt gevonden. Bovendien is het 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.

Uranium was het eerste element dat splijtbaar bleek te zijn. Door een bombardement met langzame neutronen verandert de isotoop ²³⁵U in het zeer kort levende ²³⁶U, dat zich onmiddellijk deelt 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.

[bewerk] Toxicologie en veiligheid

Uranium en uraniumverbindingen zijn giftig. Bij blootstelling aan minder dan de lethale 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. Omdat uranium alleen α-straling uitzendt, is dit gevaar bij uranium dat zich buiten het lichaam bevindt, niet aanwezig, omdat deze deeltjes de huid niet kunnen doordringen.

In poedervorm is uranium brandbaar.