De zoektocht naar en ontginning vanradioactieve ertsen begon in deVerenigde Staten aan het begin van de 20e eeuw. Er werden toen bronnen vanradium gezocht, voor gebruik in lichtgevende verf voor wijzers in horloges en dergelijke. Radium werd gevonden in uraniumerts. In 1935 werd de belangrijksteuraniumisotoop,235U, ontdekt door de Canadees-Amerikaanse natuurkundigeArthur Jeffrey Dempster. Uranium werd voor dedefensie-industrie van belang gedurende deTweede Wereldoorlog. In 1943 werd inColorado uranium gewonnen voor hetManhattanproject. Maar uiteindelijk werd het meeste uranium voor het Manhattanproject en vooral voor de atoombomLittle Boy geleverd door de Belgische regering in ballingschap, vanuitBelgisch-Congo. Er werd zelfs Duits uranium gebruikt dat was buitgemaakt op deonderzeeboot 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.
Verrijkt uranium wordt gebruikt in kernwapens en kernreactoren. Voor toepassingen van uranium waarbij het gehalte uranium-235 niet hoog hoeft te zijn, en juist bij voorkeur laag is, wordtverarmd uranium gebruikt, dat een bijproduct is bij het verrijken van uranium. Dit betreft, vanwege de hoge dichtheid van uranium, het gebruik als contragewicht in vliegtuigen (zieBijlmerramp) en inmunitie. Bovendien dient het als afschermingsmateriaal tegen ioniserende straling.[1]InNederland is het gebruik van munitie met verarmd uranium op de oefenterreinenVliehors enNoordvaarder sinds 1993 niet meer toegestaan. Wel wordt er nog verarmd uranium gebruikt voor de legering van Amerikaanse M1-tanks, omdat het door zijn hoge dichtheid moeilijk te doorboren is met kogels. Verarmd uranium vindt ook toepassing inantitankwapens. Het projectiel uit verarmd uranium doorboort het pantser. Het uranium brandt dan en verbruikt daarbij alle zuurstof binnen in de tank.
Na raffinage is uranium een zilverwit licht radioactief metaal dat iets zachter is danstaal. Het is buigzaam, vervormbaar, een beetjeparamagnetisch en heeft een zeer hoge dichtheid; 65% dichter danlood. Als fijn verdeeld poeder reageert uranium met koud water en bij aanwezigheid vanzuurstof 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 naar verhouding meer uranium-235 en minder uranium-238 dan in natuurlijk uranium aanwezig is.
Uraniniet is het uraniumerts dat van nature het meest op aarde voorkomt. Het bestaat voornamelijk uituraniumdioxide (UO2). Om uranium-235 te winnen moeten grote hoeveelheden erts gedolven worden, want slechts 0,7% van al het uranium bestaat uit deze uraniumisotoop. Bij de mijn blijven in veel gevallen grote hoeveelhedenradioactief afval en verzuurde modder achter.
In Nederland varieert de concentratie van uranium in de bodem tussen 0,4 en 8 milligram per kg droge aarde.[2] InZeeland zijn in deFormatie van Bredafosforietknollen aangetroffen die tot 300 ppm uranium bevatten.
De twee voornaamste uraniumisotopen die op aarde voorkomen zijnuranium-235 enuranium-238. Uranium-235 is nodig voor zowelkernreactoren alskernwapens, doordat het de enigesplijtbare isotoop is die op aarde in voldoende mate wordt gevonden. Deatoomkern kan niet alleen spontaan splijten met, zoals de tabel laat zien, een halfwaardetijd van 700 miljoen jaar, maar is ook splijtbaar door inslag (neutronenvangst) van een thermischneutron ("langzaam" neutron, met een snelheid van enkele km/s). De isotoop uranium-238 is ook belangrijk doordat deze neutronen absorbeert, waarbij het vervalt naarplutonium-239, dat ook splijtbaar is door thermische neutronen. Ook de kunstmatige isotoopuranium-233 is splijtbaar; deze wordt gevormd uitthorium-232 door middel van een neutronenbombardement.
Uranium en uraniumverbindingen zijngiftig. Bij blootstelling aan minder dan de dodelijke dosis bestaat er kans op schade aan delever. 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 uiteindelijkkanker kan veroorzaken. Doordat uranium alleenalfastraling uitzendt, die niet door de huid dringt, is dit gevaar bij uranium dat zich buiten het lichaam bevindt niet aanwezig. In poedervorm is uranium brandbaar.
Uranium was het eerste element dat splijtbaar bleek te zijn. Bij de vangst van een thermisch neutron verandert de atoomkern in een geëxciteerde toestand vanuranium-236, dat zich onmiddellijk opdeelt in twee kleinere atoomkernen, waarbij energie vrijkomt en bovendien nog meer neutronen. Dit zijn snelle neutronen (met een snelheid van duizenden km/s) die afhankelijk van de aanwezigheid van eenmoderator kunnen vertragen waardoor ze meer kans maken om een andere atoomkern te splijten. Afhankelijk ook van factoren zoals hoeveelheid en concentratie van het uranium-235 en aan-/afwezigheid van stoffen die neutronen absorberen zonder dat daarbij nieuwe neutronen worden vrijgemaakt (zoals in eenregelstaaf) en de aanwezigheid van eenneutronenreflector (waardoor er minder kans is dat een neutron desplijtstof verlaat en er dus meer kans is dat het een atoomkern splijt) kan er eventueel eennucleaire kettingreactie plaatsvinden (zie ookkritische massa). Dit wordt toegepast in eenkernreactor (continue gematigde kettingreactie) en eenkernwapen (explosieve kettingreactie).
Zo'n twee miljard jaar geleden was de relatieve aanwezigheid van uranium-235 dusdanig groot dat onder bijzondere omstandigheden een natuurlijke kettingreactie kon voorkomen. De enige plaatsen waarvan bekend is dat deze daar hebben plaatsgevonden liggen in de omgeving vanOklo inGabon. Gedurende enkele honderdduizenden jaren kwamen daar kettingreacties voor in cycli van 3 uur, bestaande uit ongeveer 30 minuten van kritikaliteit (die stopte door het verdampen van water dat als moderator werkte) gevolgd door 2 uur en 30 minuten van afkoelen en instroom van nieuw water.
Uraniumerts wordt voor gebruik alskernbrandstof verwerkt totyellowcake. Dit is een mengsel van voornamelijk uraniumoxiden.[3] Het bevat 70 tot 90 gewichtsprocent (U3O8) en andere uraanverbindingen.
.jpg)
