Quale isotopo di uranio ha la maggiore stabilità?
doc-16724
L' uranio-238 è l' isotopo più stabile dell' uranio, con un tempo di dimezzamento di circa 4.468×109 anni, approssimativamente l' età della Terra. L' uranio-235 ha un tempo di dimezzamento di circa 7,13×108 anni e l' uranio-234 ha un tempo di dimezzamento di circa 2,48×105 anni. Per l' uranio naturale, circa il 49% dei suoi raggi alfa sono emessi da ciascuno degli atomi di 238U, e anche il 49% da 234U (dal momento che quest' ultimo è formato dal primo) e circa il 2,0% da 235U. Quando la Terra era giovane, probabilmente circa un quinto dell' uranio era uranio-235, ma la percentuale di 234U era probabilmente molto inferiore.
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doc-16718
L' uranio è un elemento chimico con simbolo U e numero atomico 92. È un metallo bianco-argento nella serie attinidi della tavola periodica. Un atomo di uranio ha 92 protoni e 92 elettroni, di cui 6 sono elettroni di valenza. L' uranio è debolmente radioattivo perché tutti i suoi isotopi sono instabili (con metà della vita dei sei isotopi naturalmente noti, da uranio-233 a uranio-238, con variazioni tra 69 anni e 4,5 miliardi di anni). Gli isotopi più comuni dell' uranio sono l' uranio-238 (che ha 146 neutroni e rappresenta quasi il 99,3% dell' uranio presente in natura) e l' uranio-235 (che ha 143 neutroni, pari allo 0,7% dell' elemento trovato naturalmente). L' uranio ha il secondo più alto peso atomico degli elementi primordialmente presenti, più leggero solo del plutonio. La sua densità è di circa il 70% superiore a quella del piombo, ma leggermente inferiore a quella dell' oro o del tungsteno. Si presenta naturalmente in basse concentrazioni di poche parti per milione nel suolo, nella roccia e nell' acqua ed è estratto commercialmente da minerali contenenti uranio come l' uraninite.
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doc-16696
L' uranio naturale è costituito da tre isotopi principali: l' uranio-238 (99,28% di abbondanza naturale), l' uranio-235 (0,71%) e l' uranio-234 (0,0054%). Tutti e tre sono radioattivi, emettono particelle alfa, con l' eccezione che tutti e tre questi isotopi hanno piccole probabilità di subire fissione spontanea, piuttosto che emissioni alfa. Esistono anche altri cinque isotopi in traccia: uranio-239, che si forma quando 238U subisce fissione spontanea, rilasciando neutroni catturati da un altro atomo di 238U; uranio-237, che si forma quando 238U cattura un neutrone ma ne emette altri due, che poi decade al netunio-237; uranio-233, che si forma nella catena di decadimento di quel nettunio-237; e infine Si prevede inoltre che il torio-232 dovrebbe essere in grado di subire un doppio decadimento beta, che produrrebbe uranio-232, ma questo non è ancora stato osservato sperimentalmente. uranio-234.
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doc-16698
Molti usi contemporanei dell' uranio sfruttano le sue proprietà nucleari uniche. L' uranio-235 si distingue per essere l' unico isotopo fissile naturale. L' uranio-238 è fissionabile da neutroni veloci ed è fertile, il che significa che può essere trasmutato al plutonio fissile-239 in un reattore nucleare. Un altro isotopo fissile, l' uranio-233, può essere prodotto a partire dal torio naturale ed è importante anche nella tecnologia nucleare. Mentre l' uranio-238 ha una piccola probabilità di fissione spontanea o addirittura di fissione indotta con neutroni veloci, l' uranio-235 e, in misura minore, l' uranio-233 hanno una sezione trasversale di fissione molto più elevata per i neutroni lenti. In concentrazioni sufficienti, questi isotopi mantengono una reazione a catena nucleare sostenuta. Questo genera il calore nei reattori nucleari e produce il materiale fissile per le armi nucleari. L' uranio impoverito (238U) è utilizzato nei penetratori di energia cinetica e nella placcatura delle armature.
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doc-16690
L' uranio-235 era il primo isotopo che è stato trovato essere fissile. Altri isotopi naturali sono fissile, ma non fissile. In caso di bombardamento con neutroni lenti, il suo isotopo uranio-235 si dividerà il più delle volte in due nuclei più piccoli, liberando energia nucleare vincolante e più neutroni. Se troppi di questi neutroni sono assorbiti da altri nuclei di uranio-235, si verifica una reazione nucleare a catena che provoca uno scoppio di calore o (in particolari circostanze) un' esplosione. In un reattore nucleare, tale reazione a catena è rallentata e controllata da un veleno neutronico che assorbe alcuni dei neutroni liberi. Tali materiali assorbenti neutronici fanno spesso parte delle barre di controllo del reattore (vedi fisica del reattore nucleare per una descrizione di questo processo di controllo del reattore).
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doc-16693
Un team guidato da Enrico Fermi nel 1934 osservò che bombardando l' uranio con neutroni produce l' emissione di beta (raggi (elettroni o positroni dagli elementi prodotti; vedi la particella beta). I prodotti di fissione furono inizialmente scambiati per nuovi elementi dei numeri atomici 93 e 94, che il Preside della Facoltà di Roma, Orso Mario Corbino, battezzò rispettivamente ausonio ed esperio. Gli esperimenti che hanno portato alla scoperta della capacità dell' uranio di fissione (a parte) in elementi più leggeri e liberare energia di legatura sono stati condotti da Otto Hahn e Fritz Strassmann nel laboratorio di Hahn a Berlino. Lise Meitner e suo nipote, il fisico Otto Robert Frisch, pubblicarono la spiegazione fisica nel febbraio 1939 e chiamarono il processo "fissione nucleare". Subito dopo, Fermi ipotizzò che la fissione dell' uranio potesse rilasciare neutroni sufficienti a sostenere una reazione di fissione. La conferma di questa ipotesi è arrivata nel 1939, e lavori successivi hanno trovato che in media circa 2,5 neutroni vengono rilasciati da ogni fissione dell' isotopo uranio raro uranio-235. Altri lavori hanno dimostrato che l' isotopo molto più comune dell' uranio-238 può essere trasmutato in plutonio, che, come l' uranio-235, è anche fissile da neutroni termici. Queste scoperte hanno portato numerosi paesi ad iniziare a lavorare sullo sviluppo delle armi nucleari e dell' energia nucleare.
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doc-16715
Per essere considerata "arricchita", la frazione di uranio-235 deve essere compresa tra il 3% e il 5%. Questo processo produce enormi quantità di uranio impoverito di uranio-235 e con una frazione di uranio-238 aumentata in proporzione, detta uranio impoverito o "UI". Per essere considerata "impoverita", la concentrazione di isotopi di uranio-235 non deve superare lo 0,3%. Il prezzo dell' uranio è aumentato dal 2001, per cui si sta considerando la possibilità di un nuovo arricchimento degli sterili contenenti più dello 0,35% di uranio-235, portando il prezzo dell' esafluoruro di uranio impoverito al di sopra dei 130 USD/kg nel luglio 2007 rispetto ai 5 USD/kg del 2001.
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doc-16704
In natura, l' uranio è presente come uranio-238 (99,2742%) e uranio-235 (0,7204%). La separazione isotopica concentra (ricreazioni) l' uranio fissionabile-235 per le armi nucleari e la maggior parte delle centrali nucleari, ad eccezione dei reattori raffreddati a gas e dei reattori ad acqua pesante pressurizzata. La maggior parte dei neutroni rilasciati da un atomo di uranio-235 che fissiona deve colpire altri atomi di uranio-235 per sostenere la reazione a catena nucleare. La concentrazione e la quantità di uranio-235 necessaria per raggiungere questo obiettivo è detta "massa critica".
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doc-16699
Una persona può essere esposta all' uranio (o alle sue figlie radioattive, come il radon) inalando polvere nell' aria o ingerendo acqua e cibo contaminati. La quantità di uranio presente nell' aria è di solito molto piccola; tuttavia, le persone che lavorano in fabbriche che trattano fertilizzanti fosfatici, vivono vicino a strutture governative che hanno costruito o testato armi nucleari, vivono o lavorano vicino a un moderno campo di battaglia dove sono state utilizzate armi all' uranio impoverito, o vivono o lavorano vicino a una centrale elettrica alimentata a carbone, a strutture che estraggono o lavorano il minerale di uranio, o arricchiscono l' uranio per il combustibile del reattore, possono avere una maggiore esposizione all' uranio. Le abitazioni o le strutture sovrapposte ai depositi di uranio (depositi di scorie naturali o artificiali) possono avere una maggiore incidenza di esposizione al radon. L' Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ha fissato il limite di esposizione ammissibile per l' esposizione all' uranio sul posto di lavoro a 0,25 mg/m3 nell' arco di una giornata lavorativa di 8 ore. L' Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH) ha fissato un limite di esposizione raccomandato (REL) di 0,2 mg/m3 su una giornata lavorativa di 8 ore e un limite a breve termine di 0,6 mg/m3. A livelli di 10 mg/m3, l' uranio è immediatamente pericoloso per la vita e la salute.
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doc-16725
La maggior parte dell' uranio ingerito viene escreto durante la digestione. Solo lo 0,5% viene assorbito quando forme insolubili di uranio, come l' ossido, vengono ingerite, mentre l' assorbimento dello ione uranile più solubile può arrivare fino al 5%. Tuttavia, i composti solubili dell' uranio tendono a passare rapidamente attraverso il corpo, mentre i composti insolubili dell' uranio, soprattutto quando inalati sotto forma di polvere nei polmoni, rappresentano un pericolo di esposizione più grave. Dopo essere entrato nel sangue, l' uranio assorbito tende a bioaccumulare e a rimanere per molti anni nel tessuto osseo a causa dell' affinità dell' uranio per i fosfati. L' uranio non viene assorbito attraverso la pelle e le particelle alfa rilasciate dall' uranio non possono penetrare nella pelle.
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doc-10667
Con il 25% del reddito della Namibia, l' industria mineraria è il principale contributore dell' economia. La Namibia è il quarto maggiore esportatore di minerali non combustibili in Africa e il quarto produttore mondiale di uranio. Sono stati effettuati notevoli investimenti nell' estrazione dell' uranio e la Namibia diventerà il maggiore esportatore di uranio entro il 2015. I ricchi giacimenti di diamanti alluvionali fanno della Namibia una fonte primaria di diamanti preziosi. Mentre la Namibia è conosciuta soprattutto per i suoi giacimenti di diamanti e uranio gemma, una serie di altri minerali vengono estratti industrialmente come piombo, tungsteno, oro, stagno, fluorite, manganese, marmo, rame e zinco. Nell' Oceano Atlantico ci sono giacimenti di gas offshore che dovrebbero essere estratti in futuro. Secondo "The Diamond Investigation", un libro sul mercato globale dei diamanti, del 1978, De Beers, la più grande società di diamanti del mondo, acquistò la maggior parte dei diamanti della Namibia e continuerebbe a farlo, perché "qualunque governo alla fine arriverà al potere avrà bisogno di questo reddito per sopravvivere".
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