Uranium là gì? Có những công nghệ làm giàu uranium nào?

Uranium là gì? Chúng có trạng thái tự nhiên ra sao và ứng dụng ra sao? Uranium ở Việt Nam như thế nào? Ăn chất này có sao không? Công nghệ làm giàu uranium là gì? Tất cả những thắc mắc trên sẽ được giải đáp trong bài viết tổng hợp sau của LabVIETCHEM.

Tổng quan về Uranium là gì?

1. Uranium là gì?

Uranium hay urani là nguyên tố hóa học kim loại màu trắng bạc, có số thứ tự nguyên tử là 92 trong bảng tuần hoàn hóa học, thuộc nhóm Actini với ký hệu là U.

Uranium có số nguyên tử là 92 và ký hiệu U trong bảng tuần hoàn hóa học

Điều khác biệt của nguyên tố này với các kim loại khác là có tính phóng xạ, nó có thể tự động phóng ra những tia xạ mà mắt thường không thể nhận ra, vì vậy nó được xem là kim loại hiếm có tính chất phóng xạ. Tính phóng xạ này do Becoren tìm ra khi nghiên cứu các hiện tượng phát lân quang của hợp chất urani. Urani thiên nhiên do mấy loại đồng vị phóng xạ của urina hợp thành như 234U, 235U, 238U,…

2. Trạng thái tự nhiên của uranium

Uranium có mặt trong tự nhiên với nồng độ thấp, chỉ khoảng vài ppm trong đất, đá và nước cùng khoáng sản uraninit.

Hàm lượng của urani trong vỏ Trái Đất (tùy theo quy chiếu) trung bình từ 2 đến 4ppm, tương đương gấp 40 lần so với nguyên tố bạc.

Trong tự nhiên, nguyên tố này được tìm thấy dưới dạng urani 238 chiếm 99,284%, urani 235 là 0,711% và urani 234 là 0,0058%.

Hình ảnh về quặng Uranium

3. Lịch sử phát hiện và phát triển

- Nguyên tố uranium được phát hiện bởi nhà hóa học người Đức – M.G Klapơrôt vào năm 1789. Sau một thời gian dài khi được phát hiện, nguyên tố này chưa được ứng dụng nhiều trong cuộc sống. Đến mãi thế kỷ XIX, người ta mới bắt đầu có những nghiên cứu về tính chất và ứng dụng của Urani.

- Phát minh tia phóng xạ tự nhiên phát ra từ quặng Urani và Thôri là bước ngoặt đánh dấu tầm quan trọng của nguyên tố Urani.

- Đến năm 1939, các nhà khoa học Đức Hari và Stratman đã tìm ra sự phân hạch của Urani dưới tác dụng của các nơtron chậm – đây được xem là một trong những phát hiện trọng đại trong lịch sử khoa học.

Uranium có ứng dụng gì?

- Trong tự nhiên, phân đồng vị chủ yếu của Urani thiên nhiên là 238U (chiếm tời 95%), rất cần cho sự phát triển bình thường của cây trồng. Nó giúp tăng hàm lượng đường trong cây cà rốt, của cải đường cùng một số cây ăn quả khác, do làm vi sinh vật trong đất có thể phát triển khỏe mạnh.

- Nhiều hợp kim có chứa urani cũng có những tính năng ưu việt như: thép – urani có thể chịu được nước cường toan, axit có tính oxi hóa mạnh,…

- Nó còn dùng làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa học như xúc tác UO2, UC,…

- Đồng vị 235U của uranium là đồng vị duy nhất có thể phân hạch bằng nơtron nhiệt. Vì thế, làm giàu urani là phương pháp làm tăng tỷ lệ hợp phần của urani 235 thông qua việc tách đồng vị. Có khoảng 2000 tấn urani đã được làm giàu rất cao trên thế giới, được sản xuất chủ yếu để chế tạo vũ khí hạt nhân hay tàu ngầm hạt nhân. U238 còn lại sau quá trình làm giàu được gọi là urani nghèo và nó được xem là có tính phóng xạ ít hơn uranium tự nhiên nhưng chúng vẫn rất độc. Theo nghiên cứu đã chỉ ra rằng 1kg Uranium được làm giàu có thể phát ra năng lượng khổng lồ tương đương với 15 ngàn tấn thuốc nổ TNT. Có nghĩa dủ cho máy bay bay với tốc độ 1300km/h và bay được 10,000 kilomet. Chính vì những lý do trên mà Urani đã trở thành một loại nhiên liệu lý tưởng cho mục đích quân sự (như trong chế tạo thuốc nổ hạt nhân) hay ứng dụng với mục đích hòa bình (xây dựng nhà máy điện hạt nhân).

- Urani được sử dụng chủ yếu để làm nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân hay chế tạo bom nguyên tử,… Một phần nhỏ nguyên tố này được dùng để làm chất nhuộm màu sắc đỏ đến vàng chanh cho thủy tinh urani.

Nó được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu trong các nhà máy điện hạt nhân

Uranium tại Việt Nam

Theo kết quả điều tra của ngành Địa chất thời gian, Việt Nam là nước đang có tiềm năng về urani với nhiều loại hình, được phân phối trong nhiều cấu trúc địa chất ở hai miền Bắc Bộ và Trung Bộ, tiêu biểu như Quảng Nam, Lai Châu. Tài nguyên và trữ lượng nguyên tố này đang được điều tra, thăm dò xem có đáp ứng được cho việc phát triển điện hạt nhân ở nước ta trong thời gian tiếp không.

Urani mang lại hiệu quả kinh tế cao khi biết cách khai thác vì1kg Uranium có giá khoảng 130USD. Tuy nhiên cần hết sức thận trọng vì phóng xạ của nguyên tố có thể gây ra hậu quả khôn lường với con người. Nếu lò phản ứng hạt nhân bị rò rỉ hay bị nổ, phóng xạ lan ra ngoài có thể gây chết người tức thì và kéo theo nhiều hệ lụy về lâu dài. Vì vậy, cần đặc biệt chú ý trong khai thác và sử dụng chúng.

Ăn phải uranium có sao không?

Trong thực tế, không chỉ riêng làm việc ở nhà máy sản xuất quốc phòng hay nhà máy điện hạt nhân, chúng ta mới bị nhiễm uranium mà chúng có thể nhiễm thông qua đường ăn uống. Các thực phẩm như khoai tây, củ cải rất giàu chất urani và còn một số loại thực phẩm khác chứa số lượng ít hơn.

Trong củ khoai tây có một lượng nhỏ uranium

Theo Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA), trung bình một người ăn vào cơ thể mỗi ngày khoảng từ 0,07 đến 1,1 microgram uranium.

Tuy nhiên, với lượng urani trên gần như không đủ để gây hại vì cơ thể con người khó hấp thu chúng. Có khoảng 95% - 99% lượng uranium ăn vào bụng sẽ bị đào thải qua đường tiêu hóa và trong vòng 24 giờ, 70% phần còn lại được đào thải qua đường tiết niệu. Một lượng nhỏ chất này sẽ ở trong xương của bạn khoảng vài tháng. Có thể nói, ăn uranium ít độc hơn nhiều so với hít phải nó nhưng vẫn cần thận trọng, hạn chế ăn các loại thực phẩm chứa nhiều uranium.

Khi cơ thể tiếp nhận khoảng 25 milligram uranium sẽ bắt đầu có hiện tượng hư thận và hơn 50 milligram có thể gây suy thận và tử vong. Ngoài ra, khi thí nghiệm trên chuột cho thấy sự thay đổi các chất hóa học trong não bộ sau một thời gian dài ăn urani

Công nghệ làm giàu Uranium

Trong kim loại Urani có hai thành phần đồng vị chủ yếu là U238 và U235 với tỷ lệ lần lượt 99,7% cùng 0,3%. Và như chúng ta đã biết chỉ U235 mới có thể tham gia phản ứng hạt nhân dây chuyền – phản ứng cần thiết cho duy trì được sự cung cấp nhiệt cho hoạt động của nhà máy điện hay tạo ra vụ nổ cần thiết. Trong thực tế, rất khỏ để tách được một lượng U-235 ròng tuyệt đối, nhưng để có thể làm chất nổ cho bom nguyên tử thì trong hỗn hợp kim loại uranium phải có trên 90% U235. Người ta hay gọi đó là Uranium giàu.

Công nghệ làm giàu Uranium là quá trình làm tăng thành phần U235 trong kim loại hỗn hợp Uranium.

Cơ sở làm giàu uranium tại Iran

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp làm giàu Uranium như:

+ Tách đồng vị điện tử

+ Khuếch tán nhiệt

+ Khuếch tán khí

+ Khí động học

+ Tách đồng vị La-de,…

Trong đó, phương pháp ly tâm là phương pháp phổ biến nhất.

Phương pháp ly tâm hoạt động dựa trên sự khác nhau về lực ly tâm của các phân tử khí nhẹ và nặng hơn để có thể tách đồng vị U235 ra khỏi U238. Sự tách riêng bằng phương pháp này được tiến hành trong các xy lanh quay. Hỗn hợp các phân tử của các loại khác nhau khi đi vào trong xy lanh quay sẽ được tách thành hai dòng. Những phân tử nặng hơn sẽ bị gạt ra vùng ngoại biên của máy ly tâm và chuyển động xuống dưới dọc theo thành ngoài, còn những phân tử nhẹ hơn thì bị đẩy vào trong phần trung tâm hướng lên trên dọc theo trục của máy. Ở phương pháp này, U238 và U235 chỉ có thể được tách riêng hoàn toàn khi cho hỗn hợp khí đi qua mát liên tục hàng nghìn lần.

Đồng vị Uranium 235 trong tự nhiên và trong Uranium đã làm giàu

Trên đây là những thông tin cơ bản về uranium là gì mà LabVIETCHEM đã tổng hợp, hy vọng bài viết có thể trở thành một nguồn tham khảo cho bạn đọc khi muốn tìm hiểu về vấn đề này. Nếu còn thắc mắc về bất cứ vấn đề nào liên quan, quý bạn đọc xin vui lòng gọi đến số hotline 0826 020 020 hoặc nhắn tin qua website labvietchem.com.vn để nhận hỗ trợ trực tiếp từ đội ngũ chuyên viên LabVIETCHEM.

Xem thêm:

• Đồng đen là gì? Đồng đen có giá bao nhiêu