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

Chu Văn An

Uranium là gì? Trạng thái tự nhiên của chúng là gì và ứng dụng của chúng là gì? Uranium ở Việt Nam như thế nào? Ăn chất này có được không? Công nghệ làm giàu uranium là gì? Tất cả những câu hỏi trên sẽ được giải đáp trong bài viết tổng hợp dưới đây của Labvietchem.

Tổng quan về Uranium là gì?

1. Uranium là gì?

Uranium hay uranium là một nguyên tố hóa học kim loại màu trắng bạc, có số nguyên tử 92 trong bảng tuần hoàn, thuộc nhóm Actini có ký hiệu U.

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

Điểm khác biệt giữa nguyên tố này với các kim loại khác là nó có tính phóng xạ, nó có thể tự động phát ra bức xạ mà mắt thường không thể phát hiện được nên được coi là kim loại hiếm có tính phóng xạ. Tính phóng xạ này được Becoren phát hiện khi nghiên cứu hiện tượng lân quang của các hợp chất urani. Uranium tự nhiên bao gồm một số đồng vị phóng xạ của nước tiểu như 234U, 235U, 238U,…

2. Trạng thái tự nhiên của uranium

Uranium hiện diện trong tự nhiên với hàm lượng thấp, chỉ vài ppm trong đất, đá, nước và các khoáng chất uraninite.

Hàm lượng uranium trong vỏ Trái đất (tùy theo tham khảo) trung bình từ 2 đến 4ppm, tương đương gấp 40 lần hàm lượng bạc nguyên tố.

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

Hình ảnh quặng Uranium

3. Lịch sử phát hiện và phát triển

– Nguyên tố uranium được nhà hóa học người Đức – MG Klaprot phát hiện vào năm 1789. Sau một thời gian dài được phát hiện, nguyên tố này không được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Phải đến thế kỷ 19, người ta mới bắt đầu tiến hành nghiên cứu về tính chất và ứng dụng của Uranium.

– Việc phát hiện ra bức xạ tự nhiên phát ra từ quặng Uranium và Thorium là bước ngoặt đánh dấu tầm quan trọng của nguyên tố Uranium.

– Năm 1939, các nhà khoa học người Đức Hari và Stratman đã phát hiện ra sự phân hạch của uranium dưới tác dụng của neutron chậm – đây được coi là một trong những khám phá quan trọng trong lịch sử khoa học.

Uranium có công dụng gì?

– Trong tự nhiên, đồng vị chính của Uranium tự nhiên là 238U (chiếm 95%), rất cần thiết cho sự phát triển bình thường của thực vật. Nó giúp tăng hàm lượng đường trong cà rốt, củ cải đường và một số loại cây ăn quả khác, vì nó giúp vi sinh vật trong đất phát triển khỏe mạnh.

– Nhiều hợp kim chứa uranium còn có những tính năng ưu việt như: thép uranium chịu được nước cường toan, axit oxy hóa mạnh,…

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

– Đồng vị uranium 235U là đồng vị duy nhất có khả năng phân hạch bằng neutron nhiệt. Vì vậy, làm giàu uranium là phương pháp làm tăng tỷ lệ thành phần của uranium 235 thông qua tách đồng vị. Trên thế giới có khoảng 2.000 tấn uranium được làm giàu ở mức độ cao, được sản xuất chủ yếu để chế tạo vũ khí hạt nhân hoặc tàu ngầm hạt nhân. U238 còn sót lại sau quá trình làm giàu được gọi là uranium nghèo và nó được coi là ít phóng xạ hơn uranium tự nhiên nhưng vẫn rất độc hại. Nghiên cứu cho thấy 1kg Uranium được làm giàu có thể phát ra năng lượng cực lớn tương đương 15 nghìn tấn thuốc nổ TNT. Điều này có nghĩa là máy bay có thể bay với tốc độ 1300km/h và bay được 10.000 km. Vì những lý do trên, Uranium đã trở thành nhiên liệu lý tưởng cho mục đích quân sự (chẳng hạn như chế tạo chất nổ hạt nhân) hoặc cho các ứng dụng hòa bình (xây dựng nhà máy điện hạt nhân).

– Uranium chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân hoặc chế tạo bom nguyên tử… Một phần nhỏ nguyên tố này được dùng để làm chất nhuộm màu từ đỏ đến vàng chanh cho thủy tinh uranium.

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

Uranium ở Việt Nam

Theo kết quả điều tra của Cục Địa chất, Việt Nam là nước có tiềm năng về uranium ở nhiều loại, phân bố ở nhiều cấu trúc địa chất ở khu vực Bắc và Trung Bộ, điển hình là Quảng Nam và Lai Châu. Tài nguyên và trữ lượng nguyên tố này đang được điều tra, thăm dò xem có đáp ứng được nhu cầu phát triển điện hạt nhân ở nước ta trong thời gian tới hay không.

Uranium mang lại hiệu quả kinh tế cao khi bạn biết cách khai thác vì 1kg Uranium có giá khoảng 130USD. Tuy nhiên, cần hết sức thận trọng vì tính phóng xạ của nguyên tố này có thể gây ra những hậu quả khó lường cho con người. Nếu lò phản ứng hạt nhân bị rò rỉ hoặc phát nổ, bức xạ sẽ phát tán ra ngoài, có thể gây tử vong ngay lập tức và dẫn đến nhiều hậu quả lâu dài. Vì vậy, cần đặc biệt chú ý trong việc khai thác và sử dụng chúng.

Ăn uranium có ổn không?

Trên thực tế, chúng ta không chỉ bị nhiễm uranium khi làm việc tại các nhà máy sản xuất quốc phòng hoặc nhà máy điện hạt nhân mà còn có thể bị nhiễm qua chế độ ăn uống. Các loại thực phẩm như khoai tây và củ cải rất giàu uranium và một số loại thực phẩm khác chứa lượng nhỏ hơn.

Khoai tây chứa một lượng nhỏ uranium

Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), một người bình thường ăn khoảng 0,07 đến 1,1 microgam uranium mỗi ngày.

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

Khi cơ thể nhận được khoảng 25 miligam uranium, tổn thương thận sẽ bắt đầu và hơn 50 miligam có thể gây suy thận và tử vong. Ngoài ra, thí nghiệm trên chuột cho thấy sự thay đổi hóa học trong não sau một thời gian dài ăn uranium.

Công nghệ làm giàu uranium

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

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

Cơ sở làm giàu uranium ở Iran

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

+ Tách đồng vị electron

+ Khuếch tán nhiệt

+ Khuếch tán khí

+ Khí động lực học

+ Laser tách đồng vị,…

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

Phương pháp ly tâm hoạt động dựa trên sự chênh lệch lực ly tâm của các phân tử khí nhẹ hơn và nặng hơn để tách đồng vị U235 khỏi U238. Việc tách bằng phương pháp này được thực hiện trong bình quay. Hỗn hợp các phân tử thuộc nhiều loại khác nhau khi đi vào xi lanh quay sẽ bị tách thành hai dòng. Các phân tử nặng hơn được đẩy đến ngoại vi của máy ly tâm và di chuyển xuống dọc theo thành ngoài, trong khi các phân tử nhẹ hơn bị đẩy vào trung tâm hướng lên trên dọc theo trục của máy ly tâm. Trong phương pháp này, U238 và U235 chỉ có thể tách biệt hoàn toàn khi hỗn hợp khí được làm lạnh liên tục hàng nghìn lần.

Đồng vị uranium 235 trong tự nhiên và trong uranium đã được làm giàu

Trên đây là những thông tin cơ bản về Uranium là gì? mà LabTrường Lê Hồng Phong đã biên soạn, hy vọng bài viết này có thể trở thành nguồn tài liệu tham khảo cho bạn đọc khi muốn tìm hiểu về vấn đề này. Nếu có thắc mắc về bất kỳ vấn đề liên quan nào, vui lòng gọi tới số nóng 0826 020 020 hoặc nhắn tin qua website labvietchem.com.vn để nhận được sự hỗ trợ trực tiếp từ đội ngũ chuyên gia Labvietchem.

Xem thêm:

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