energía nuclear - combuestible :
El uranio es un elemento químico metálico de color plateado-grisáceo de la serie de losactínidos, su símbolo químico es U y su número atómico es 92. Por ello posee 92protones y 92 electrones, con una valencia de 6. Su núcleo puede contener entre 142 y 146 neutrones, sus isótopos más abundantes son el 238U que posee 146 neutrones y el235U con 143 neutrones. El uranio tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza. El uranio es aproximadamente un 70% más denso que el plomo, aunque menos denso que el oro o el wolframio. Es levementeradioactivo. Fue descubierto como óxido en 1789 por M. H. Klaproth que lo llamó así en el honor del planeta Urano que acababa de ser descubierto en 1781.- ................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=a65b95f75dc49fcc2f3fc4d2e64c98210f60d48d&writer=rdf2latex&return_to=Uranio
Uranio |  |
Símbolo: U
Clasificación: Metales de transición Grupo 3 Actínidos Tierras raras Serie de elementos Actínidos
Número Atómico: 92
Masa Atómica: 238,029
Número de protones/electrones: 92
Número de neutrones (Isótopo 238-U): 146
Estructura electrónica: [Rn] 5f3 6d1 7s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Números de oxidación: +3, +4, +5, +6
Electronegatividad: 1,38
Energía de ionización (kJ.mol-1): 584
Afinidad electrónica (kJ.mol-1):
Radio atómico (pm): 138
Radio iónico (pm) (carga del ion): 103(+3), 97(+4), 89(+5), 80(+6)
Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 15,5
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 422,6
Punto de Fusión (ºC): 1135
Punto de Ebullición (ºC): 4131
Densidad (kg/m3): 18950; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 12,56
Estructura cristalina: Ortorrómbica
Color: Plateado
Isótopos: Veinticinco isótopos, todos son radiactivos. El uranio natural contiene, en peso, 0,0055% de 234-U (245500 años), 0,7200% de 235-U (7,038x108 años) y 99,2745% de 238-U (4,468x109 años). El porcentaje en peso del 235-U varía de unas fuentes a otras, llegando a ser del 1% en algunas. Estos isótopos reciben otros nombres: 234-U es el "uranio II"; 235-U es el "actinouranio" y 238-U es el "uranio I". Otros isótopos de período de semidesintegración grande son: 233-U (159200 años), 236-U (2,342x10-7 años). El de menor período de semidesintegración es 222-U (1 microsegundo).
Descubierto en: 1789
Descubierto por: M.H. Klaproth
Fuentes: Minerales: pechblenda (UO2), uraninita (UO2), carnotita ((K,Na,Ca,Cu,Pb)2[(VO4)(UO2)].3H2O).
Usos: Combustible de reactores nucleares y armas nucleares. Vidrios de color.
Curiosidades sobre el elemento: Se ha encontrado vidrio de color amarillo, que contiene más de 1% de óxido de uranio y datado en el 79 a.C. cerca de Nápoles (Italia).
En 1789, Klaproth reconoció un elemento desconocido hasta entonces en la pechblenda e intentó aislarlo. Parece ser que fue aislado por primera vez en 1841 por E. Peligot, mediante reducción del cloruro anhidro con potasio.
Es el elemento natural más pesado existente en la Tierra; los que le siguen son todos artificiales: son los transuránidos.
No es un metal raro, es más abundante que mercurio, antimonio, plata, cadmio, molibdeno o arsénico: representa el 2,7x10-4% en peso de la corteza. Se presenta en numerosos minerales: pechblenda, uraninita, carnotita, autunita (Ca[(PO4)(UO2)]2.8H2O), uranofana o uranotilo (CaU2[SiO4(OH)3]2.4H2O) y torbernita (Cu[(PO4)(UO2)]2.8H2O). También se encuentra en fosfatos, lignito, arenas de monacita (CePO4 con Y, Th, La,...), de las que puede obtenerse comercialmente. Al ser un elemento de gran importancia económica las reservas se incrementan al descubriese nuevas fuentes.
El uranio se prepara reduciendo haluros con metales alcalinos o alcalinotérreos o por reducción de los óxidos con calcio, aluminio o carbono a altas temperaturas. También se produce por electrólisis de KUF5o UF4 disuelto en una mezcla fundida de CaCl2 y NaCl. Uranio de alta pureza puede prepararse por descomposición térmica de haluros o del hidruro (UH3) con un filamento.
Es un metal pesado, muy denso, blanco plateado, es un poco más blando que el acero, es dúctil, maleable y ligeramente paramagnético. Externamente se parece al hierro. En el aire se recubre de una capa de óxido. Finamente dividido se inflama, y es atacado por el agua fría. Por encima de 700ºC arde formando U3O8 (mezcla de los óxidos U2O5 y UO3). Los ácidos disuelven el metal, pero los álcalis no lo atacan. A 1000ºC reacciona con el N2 para dar el nitruro marrón (U3N4). A 3000ºC reacciona con el H2 para dar el hidruro negro (UH3), el cual se descompone al calentarlo proporcionando uranio finamente dividido.
Presenta tres modificaciones: a-U (ortorrómbica) hasta 688ºC; a esta temperatura cambia a b-U (tetragonal), el cual pasa a g-U (cúbica centrada en el cuerpo) a 774ºC.
El uranio natural (mezcla de 238-U, 235-U y 234-U) es lo suficientemente radiactivo como para velar una placa fotográfica en una hora. Se piensa que la mayor parte del calor interno de la Tierra se debe al uranio y al torio. El 238-U (4,51x109 años) se ha usado para estimar la edad de las rocas ígneas. Es el elemento de mayor masa atómica que existe en la Naturaleza, pues sólo hay trazas de neptunio oplutonio. El origen del uranio no esta claro; sin embargo, se puede presuponer que es el producto de desintegración de elementos de mayor masa atómica, que puede que hayan estado presentes alguna vez en la Tierra o en otros lugares del Universo. Estos elementos que han originado el uranio pueden haberse formado como resultado del "big bang", en una supernova o en algún otro proceso estelar.
El 238-U es el elemento cabecera de la serie radiactiva de desintegración natural del uranio-radio; la serie comienza en 238-U y termina en 206-Pb (estable), después de ocho emisiones alfa y seis beta:
238-U --(alfa)--> 234-Th --(beta)--> 234-Pa --(beta)--> 234-U --(alfa)--> 230-Th --(alfa)-->226-Ra --(alfa)--> 222-Rn --(alfa)--> 218-Po ---(alfa (más probable) o beta)-->214-Pb o 218-At, respectivamente; el 214-Pb --(beta)--> 214-Bi; el 218-At --(alfa)--> 214-Bi; el 214-Bi --(alfa o beta (más probable))--> 210-Tl o 214-Po, respectivamente; el 210-Tl --(beta)--> 210-Pb; el 214-Po --(alfa)--> 210-Pb: el 210-Pb --(beta)--> 210-Bi --(alfa o beta (más probable))--> 206-Tl o 210-Po, respectivamente; 206-Tl --(beta)--> 206-Pb; 210-Po --(alfa)--> 206-Pb.
El 235-U es el elemento cabecera de la serie radiactiva de desintegración natural del uranio-actinio; la serie comienza en 235-U y termina en 207-Pb (estable) después de siete emisiones alfa y cuatro beta:
235-U --(alfa)--> 231-Th --(beta)--> 231-Pa --(alfa)--> 227-Ac --(alfa o beta (más probable))--> 223-Fr o 227-Th, respectivamente; el 223-Fr --(beta)--> 223-Ra y el 227-Th --(alfa)--> 223-Ra; el 223-Ra --(alfa)--> 219-Rn --(alfa)--> 215-Po --(alfa (más probable) o beta)--> 211-Pb o 215-At, respectivamente; el 211-Pb --(beta)--> 211-Bi y el 215-At --(alfa)--> 211-Bi; el 211-Bi --(alfa o beta (más probable))--> 207-Tl o 211-Po, respectivamente; el 207-Tl --(beta)--> 207-Pb y el 211-Po --(alfa)--> 207-Pb.
El uso principal de uranio es como combustible nuclear.
El 235-U (fisionable) es el que tiene mayor importancia. Aunque sólo se encuentra en el uranio natural en un 0,71%, se fisiona con neutrones lentos que automantienen la reacción de fisión en cadena, con lo que puede construirse un reactor con uranio natural y moderador apropiado (agua pesada, grafito) para rebajar la energía de los neutrones sin absorberlos. El uranio natural como U3O8 ligeramente enriquecido con 235-U se usa como combustible en los reactores para producir energía eléctrica.
En lugar del uranio natural, puede concentrarse el 235-U por difusión gaseosa u otros procesos físicos y usarse directamente como combustible nuclear o como explosivo.
El 238-U (no es fisionable) puede convertirse en plutonio fisionable según los siguientes procesos:
238-U(n,g) ---> 239-U -(b)--> 239-Np --(b)--> 239-Pu
. Este proceso nuclear de conversión puede llevarse a cabo en los reactores generadores donde es posible producir más material fisionable del que se partió.El torio natural puede irradiarse con neutrones para producir el isótopo 233-U según el esquema siguiente:
Un kilogramo de uranio completamente fisionado equivale a unas 3300 toneladas de carbón. En los países industrializados, la electricidad obtenida por este método no supera el 10% del total.
El uranio tiene otras aplicaciones: basándose en la serie natural de desintegración del 238-U a 206-Pb se puede determinar la edad de los minerales que contienen uranio y se ha determinado la edad de la Tierra y del sistema solar. Disminuyendo su cantidad de 235-U a un 0,2% o menos se emplea en la construcción de guías inerciales, giróscopos, contrapesos en aviones, lastre en vehículos de reentrada en la atmósfera, blindaje, cabezas de bombas. Se puede usar como blanco de rayos X para producir rayos X de alta energía.
El nitrato se ha usado como toner fotográfico (los cristales de nitrato de uranio presentan triboluminiscencia (luminiscencia provocada por un choque)) y el acetato en química analítica.
Las sales de uranio se han usado para la producción de vidrios y esmaltes amarillos, naranjas y negros.
El uranio y sus compuestos son muy tóxicos, tanto desde el punto de vista químico como radiológico, aparte de la posibilidad de inflamarse estando finamente dividido y producir quemaduras:
La máxima cantidad permitida (por su toxicidad química) de compuestos de uranio solubles (en agua) en el aire es de 0,05 mg/m3 y de 0,25 mg/m3 si son insolubles. La máxima cantidad total permitida de uranio natural en el cuerpo (basado en su radiotoxicidad) para compuestos solubles es de 0,2 microcurios y 0,009 microcurios para los insolubles. Por último, la presencia de uranio en muchos suelos (graníticos sobre todo) preocupa a los habitantes de los mismos, pues produce radón y sus hijos que se acumulan en las viviendas.
¿QUÉ ES EL URANIO?
El uranio es una sustancia radiactiva que ocurre en forma natural. Forma parte de las rocas, tierra, aire y el agua y se halla en la naturaleza en forma de minerales, pero nunca como metal. El uranio metálico es de color plateado con superficie gris y es casi tan resistente como el acero. El uranio natural es una mezcla de tres tipos o isótopos llamados U-234 (234U), U-235 (235U) y U-238 (238U). Los tres son el mismo producto químico, pero tienen propiedades radiactivas diferentes.
En el suelo se encuentra en concentraciones típicas de unas pocas partes por millón (ppm). Ciertas rocas contienen concentraciones de uranio suficientemente altas para ser minadas. Las rocas se llevan a una planta química donde se remueve el uranio y se convierte en productos químicos de uranio o en metal. El residuo que queda se llama relave de molino. Los relaves contienen grandes cantidades de productos químicos y sustancias radiactivas que no fueron removidas, tales como radio y torio.
Una de las propiedades radiactivas del uranio es la vida media, o el tiempo que tarda la mitad del isótopo en emitir su radiación y transformarse a otra sustancia. Las vidas medias son muy largas (cerca de 200,000 años para el 234U, 700 millones de años para el 235U, y 5 billones de años para el238U). Es por esto que el uranio aún existe en la naturaleza y no ha decaído totalmente.
El isótopo 235U es útil como combustible en plantas de energía y en armamentos. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más 235U que lo normal y se llama uranio enriquecido. La porción sobrante con menos 235U que lo normal se llama uranio empobrecido. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico. El uranio empobrecido es el menos radiactivo, el uranio enriquecido el más radiactivo.
¿QUÉ LE SUCEDE AL URANIO CUANDO ENTRA AL MEDIO AMBIENTE?
- El uranio ocurre naturalmente en el medio ambiente. Las actividades humanas, el viento, corrientes de agua y volcanes pueden mover uranio de un lugar a otro y así cambiar los niveles a que usted está expuesto.
- El uranio se encuentra en el suelo donde puede permanecer billones de años.
- Existe como polvo en el aire y el polvo se deposita en aguas superficiales, el suelo y en plantas.
- El uranio entra al agua al disolverse tierra, por erosión de suelo y rocas, o en liberaciones de plantas que lo procesan. Las partículas más grandes se depositan en el fondo de lagos, ríos y lagunas y se juntan con el uranio que ocurre ahí en forma natural.
- Ciertas plantas pueden absorber uranio o éste puede adherirse a la superficie de la raíz.
¿COMO PODRÍA YO ESTAR EXPUESTO AL URANIO?
- Respirando aire o tomando agua en un lugar que tiene niveles de uranio por encima de lo normal.
- Comiendo alimentos cultivados en áreas con niveles de uranio por encima de lo normal.
- Trabajando en plantas industriales que procesan uranio o con abonos de fosfato, o viviendo cerca de cualquier tipo de mina.
- Viviendo cerca de una planta de energía que usa carbón como combustible.
¿CÓMO PUEDE PERJUDICAR MI SALUD EL URANIO?
Todas las mezclas de uranio (natural, enriquecido y empobrecido) tienen los mismos efectos químicos en su cuerpo. Grandes cantidades de uranio pueden reaccionar con los tejidos en su cuerpo y dañar los riñones. El daño de radiación por exposición a altos niveles de uranio natural o empobrecido no produce cáncer (vea la sección que sigue).
¿QUÉ POSIBILIDADES HAY DE QUE EL URANIO PRODUZCA CÁNCER?
En seres humanos y en animales expuestos a altos niveles de uranio no se observaron tasas de cáncer mayores que lo normal. El Comité de Efectos Biológicos de la Radiación ionizante indicó que comer alimentos o tomar agua con cantidades de uranio normales es improbable que produzca cáncer.
El uranio puede transformarse a otras sustancias radiactivas, como por ejemplo radio, las que pueden producir cáncer si usted se expone a ellas en suficiente cantidad por un período prolongado. Se han descrito casos de cáncer del pulmón y otros cánceres en estudios de mineros de uranio; sin embargo los mineros también fumaban y estaban expuestos a otras sustancias que producen cáncer tales como el radón y polvo de sílice.
¿CÓMO PUEDE EL URANIO AFECTAR A LOS NIÑOS?
Al igual que los adultos, los niños están expuestos a pequeñas cantidades de uranio en el aire, los alimentos y el agua potable. Si los niños se exponen a cantidades muy altas de uranio, es posible que sufran daño del riñón similar al observado en adultos. No sabemos si los niños difieren de los adultos en su susceptibilidad a los efectos sobre la salud por la exposición al uranio.
No se sabe si la exposición al uranio puede perjudicar el feto en seres humanos. En animales de laboratorio, altas dosis de uranio en el agua de beber produjo defectos de nacimiento y aumentó la tasa de mortalidad de fetos. No se ha medido uranio en mujeres embarazadas, de manera que no sabemos si el uranio puede atravesar la placenta y alcanzar el feto. En un experimento con animales preñados, solo una pequeña cantidad del uranio inyectado alcanzó el feto.
¿CÓMO PUEDEN LAS FAMILIAS REDUCIR EL RIESGO DE EXPOSICIÓN AL URANIO?
Si su doctor encuentra que usted se expuso a cantidades significativas de uranio, pregunte si sus niños podrían también estar expuestos. Su doctor puede tener que pedir al departamento de salud de su estado que investigue.
Es posible encontrar niveles de uranio mayores de lo normal en un sitio de desechos peligrosos. Si usted vive cerca de tal sitio, debe prevenir que sus niños coman tierra y asegurarse de que se laven las manos a menudo y antes de comer. También debe lavar las frutas y hortalizas que crecen en ese terreno, y es mejor que descarte la porción exterior de los tubér
¿HAY ALGÚN EXAMEN MÉDICO QUE DEMUESTRE QUE HE ESTADO EXPUESTO AL URANIO?
El uranio ocurre en su dieta normal, de manera que siempre habrá cierto nivel de uranio en su cuerpo. El uranio se mide generalmente en una muestra de orina que se envía a un laboratorio. Raramente se usa sangre, heces o muestras de tejido. Debido a que la mayor parte del uranio se elimina del cuerpo en unos pocos días, cantidades más altas que lo normal en la orina indican que usted se expuso a cantidades más altas que lo normal en las semanas recién pasadas. Ciertos métodos de radiación altamente sensibles pueden medir los niveles de uranio durante un largo período después de absorber una gran cantidad de uranio. Más aún, cierto equipo de radiación puede indicar si hay uranio en su piel.
¿QUÉ RECOMENDACIONES HA HECHO EL GOBIERNO FEDERAL PARA PROTEGER LA SALUD PÚBLICA?
La EPA requiere que se le notifique de derrames o liberaciones accidentales al medio ambiente de desechos de uranio que contengan 0.1 curies o más de radioactividad. La EPA está actualmente tratando de desarrollar un límite apropiado para uranio en el agua potable basado en una amplia gama de estudios de salud en seres humanos y en animales.
La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (OSHA, por sus siglas en inglés) ha establecido límites de 0.05 y 0.25 miligramos por metro cúbico (0.05 y 0.25 mg/m³) para polvo de uranio soluble e insoluble, respectivamente, en el aire del trabajo durante jornadas de 8 horas diarias, 40 horas semanales.
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