Uranio
L'uranio, in condizioni standard, è un metallo radioattivo, duro, dal colore bianco-argenteo, malleabile e duttile. In natura è piuttosto diffuso ma è difficile trovarlo in concentrazioni elevate e in media è presente nella crosta terrestre in una proporzione di circa 3 grammi di uranio per tonnellata di crosta terrestre (chiamata anche parte per milione, ppm): poiché la crosta terrestre è stimata in 3x1019 tonnellate si hanno a disposizione circa 1013 tonnellate di uranio (10000 miliardi di tonnellate) quantità maggiore rispetto a quella dell’argento, dell’oro o del molibdeno.
L’uranio è costituito da diversi isotopi (atomi dello stesso elemento chimico, con lo stesso numero atomico, ma con differente numero di massa) presenti in percentuale diversa nella crosta terrestre:
- 238U 99.2745%
- 235U 0.72%
- 234U 0.0055%
Esistono in natura circa 200 minerali conosciuti che lo contengono, rari allo stato isolato e più comunemente presenti in rocce di vario tipo, fra cui in particolare i graniti (rocce acide) e le rocce silicee; concentrazioni minori si hanno nei basalti nonché nelle rocce sedimentarie.
L’uranio, prima della scoperta dell’energia nucleare, venne utilizzato principalmente per colorare i vetri. Oggi l'uranio viene principalmente utilizzato come combustibile nelle centrali nucleari in cui il materiale fissile è costituito dall'isotopo 235U.
Risorse uranifere
Quando si parla di uranio “recuperabile” significa che è possibile estrarre il minerale da un giacimento e renderlo disponibile per un elemento di combustibile, ad un determinato costo che viene espresso in dollari. Analizzando la mappa mondiale dei giacimenti e conoscendone la natura è possibile stabilire la quantità di uranio estraibile formando delle fasce di costi: fino a 40 $, tra 40 $ e 80 $ e fra 80 $ e 130 $.
Il ciclo del combustibile nucleare
Il combustibile nucleare è soggetto ad un vero e proprio ciclo durante la sua vita. Preliminari sono ovviamente tutte le operazioni di miniera a cui segue tutta una serie piuttosto lunga e complessa di vari processi di purificazione, aventi in primo luogo l’obiettivo di eliminare gli elementi che assorbono i neutroni.
Uno sguardo al futuro
L’attuale ciclo del combustibile sfrutta, con i reattori attuali, solo una piccola parte dell’energia estraibile dall’uranio presente in miniera e lascia l’eredità di scorie che devono essere confinate per lunghi periodi di tempo.
La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei, non stabili, si trasformano in altri emettendo particelle. La radioattività è antica quanto l’Universo ed è presente ovunque: nelle Stelle, nella Terra e nei nostri stessi corpi. L'uomo, infatti, è esposto alla radioattività fin dal momento della sua apparizione sulla Terra. L'uomo ha scoperto la radioattività alla fine del 1800 grazie alle ricerche di Henry Bequerel e dei coniugi Pierre e Marie Curie, che nel 1903 ricevettero il Premio Nobel per la Fisica per l'importante contributo delle loro scoperte al mondo scientifico. Essi scoprirono che alcuni minerali avevano la proprietà di emettere spontaneamente radiazioni: questi minerali, come ad esempio l'uranio, il radio e il polonio, vennero denominati “attivi” e il fenomeno di emissione di radiazioni venne detto “radioattività”.
L'atomo e la materia
La materia che ci circonda è costituita da atomi. Ogni atomo è formato da protoni e neutroni, che insieme costituiscono il nucleo dell'atomo, circondati da una nuvola di elettroni di carica negativa. All'interno dell'atomo, il nucleo è costituito da protoni carichi positivamente e da neutroni privi di carica e perciò neutri
Come si misura la radioattività
La radioattività si misura in decadimenti per secondo e la sua unità di misura è il Becquerel (Bq), in onore del fisico Henry Becquerel che nel 1896 scoprì l’emissione spontanea di radiazioni da parte dell’uranio.
Le radiazioni prodotte dal decadimento dei radioisotopi, come detto prima, interagiscono con la materia con cui vengono a contatto, trasferendovi energia.
L'esposizione dell'uomo
L'uomo, sin dalla sua comparsa sulla Terra, è esposto alle radiazioni naturali, a cui si è perfettamente adattato. La dose di radioattività naturale a cui ogni organismo è esposto ogni anno è pari a 2,4 mSv.
La radioprotezione
Una volta conosciute le conseguenze dannose che l'esposizione alle radiazioni ionizzanti può provocare, è stato necessario provvedere alla predisposizione di adeguate misure di protezione.