O ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO

Postado por duda   2 comentário(s)   3477 visualizações

Recentemente, incontáveis noticiários tem revelado fatos associados ao acidente radioativo que acometeu a usina nuclear de Fukushima no Japão. Por conta desse acontecimento, espera-se que as várias provas de vestibulares vindouros explorem conhecimentos relacionados aos fenômenos radioativos, entre os eles, o processo de enriquecimento do urânio.

O urânio é encontrado na natureza na forma de uma mistura constituída por 99,3% do isótopo ²³⁸U e apenas 0,7% do isótopo ²³⁵U. O urânio-235 é um isótopo físsil ou fissionável e, por isso, pode ser utilizado como combustível capaz de alimentar os reatores nucleares, produzindo a energia desejada; enquanto que o urânio-238, que é o predominante, não é físsil e, portanto, não é aproveitável para a finalidade energética nuclear.

Os minérios de urânio contêm, normalmente, vários óxidos desse elemento: UO₂, UO₃ e U₃O₈, contendo, em média, 99,3% de ²³⁸U e 0,7% de ²³⁵U, como é de se esperar encontrar em qualquer amostra contendo urânio.

Após ser extraído, o minério passa por uma série de processos:

- separação das impurezas, por processos físicos variados;

- tratamento químico para a obtenção de uma pasta amarela (yellow cake), constituída por cerca de 80% de U₃O₈;

- purificação do U₃O₈ obtido;

- redução do U₃O₈ a UO₂, através da seguinte reação:

U₃O₈ + 2 H₂ → 3 UO₂ + 2 H₂O

- transformação do UO₂(sólido) em UF₆(gasoso) pelas reações:

UO₂ + 4 HF → UF₄ + 4 H₂O

UF₄ + F₂ →UF₆

O produto UF₆(gasoso) é obtido como uma mistura de ²³⁸UF₆ e ²³⁵UF₆, cuja separação é extremamente difícil e onerosa. Considerando que o ²³⁸UF₆ e o ²³⁵UF₆ têm massas moleculares ligeiramente diferentes e, consequentemente, densidades também diferentes, podemos separá-los por:

- difusão gasosa (ou melhor, efusão gasosa) através de placas porosas;

- ultracentrifugação (centrifugação em altíssimas velocidades);

- jato centrífugo;

- laser.

Qualquer que seja o método utilizado, a separação completa entre o ²³⁸U e o ²³⁵U é praticamente impossível. Sendo assim, o que se faz na prática é procurar aumentar o teor percentual do U-235 em relação ao U-238. A esse processo dá-se o nome de enriquecimento do urânio, através do qual se pode obter misturas com até 98% de urânio-235.

No Brasil, o processo de enriquecimento do urânio é realizado pelo método da ultracentrifugação, onde um grande número de ultracentrífugas associadas em série e em paralelo trabalham em altíssimas velocidades, buscando a eficiente separação dos isótopos do urânio. Considerando que os cilindros das ultracentrífugas giram em altíssimas rotações, o ²³⁸UF₆, que é mais denso, se acumula jundo às paredes do cilindro e sai por um canal diferente do canal do ²³⁵UF₆.

Uma vez separadas (parcialmente) as frações de moléculas ²³⁸UF₆ e ²³⁵UF₆, obtém-se o urânio, por meio da reação com o cálcio, conforme equacionado a seguir:

UF₆ + 3 Ca → U + 3 CaF₂

O urânio metálico obtido será então usado como combustível nos reatoes nucleares ou na confecção de bombas atômicas.

Outro processo consiste em se transformar o UF₆, agora enriquecido, novamente em UO₂, e usar o UO₂ em forma de pastilhas, nas barras de combustível dos reatores nucleares.

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