Er hægt að eyða úrani, eins og stundum heyrist sagt í fjölmiðlum?

Einfalda svarið við spurningunni er að það er ekki hægt að eyða úrani en það segir samt ekki alla söguna. Þess vegna er svarið við þessari spurningu í tveimur liðum.

Einfalda svarið

Líklega hefur spyrjanda komið spánskt fyrir sjónir að íslenskum fjölmiðlum verður stundum tíðrætt um að menn ætli að eyða úrani eins og það er kallað. Þetta orðalag er hins vegar byggt á misskilningi.

Úran er frumefni. Það þýðir að hreint úran er samsett úr frumeindum eða atómum sem hafa sömu sætistölu sem kallað er, það er að segja jafnmargar róteindir og jafnmargar rafeindir í hverju atómi og sömu rafeindaskipan. Þetta hefur í för með sér að atómin hegða sér öll eins í efnahvörfum, sem sé þegar þau ganga í samband við önnur frumefni.

Úran er frumefni. Í náttúrlegu úrangrýti finnast einkum tvær samsætur: Úran-238 og úran-235. Seinni samsætuna er unnt að „kljúfa“ með upptöku nifteinda, en við það losnar gríðarleg orka úr læðingi.

Atóm úrans eru þó ekki öll alveg nákvæmlega eins því að massatala þeirra getur verið svolítið mismunandi, en sætistala og massatala ákvarða hvaða samsætu (e. isotope) frumefnis er um að ræða. Flest frumefni eiga sér nokkrar samsætur sem finnast í efninu eins og það er í náttúrunni. Sjá nánar um þetta í svari Ágústs Kvarans við spurningunni Hvað eru samsætur?

Það er gamall draumur mannkynsins að geta breytt einu frumefni í annað, með öðrum orðum „eytt“ tilteknu frumefni. Slíkt er náskylt hugmyndum gullgerðarmanna (alkemista) fyrr á öldum.

Skemmst er frá því að segja að ógerningur er að breyta eða eyða frumefnum í þessum skilningi með venjulegum aðferðum efnafræðinnar. Frumefnin ganga í samband hvert við annað í efnahvörfum eða losna úr slíkum efnasamböndum en þau eyðast alls ekki; fjöldi atómanna og þar með efnismagnið helst óbreytt fyrir hvert frumefni um sig.

Til þess að breyta einu frumefni í annað þurfum við að breyta atómkjarnanum, fækka eða fjölga róteindum í honum. Þegar slíkt er gert verður mikil orkuumsetning, margfalt meiri á hvert atóm en í efnahvörfum. Í geislavirkum efnum verður þess konar breyting með ákveðnum líkum á tímaeiningu. Einnig er hægt að koma svona breytingum af stað í atómum sem eru stöðug og ekki geislavirk, en til þess þarf mikla orku og á ýmsan hátt sérstakar aðstæður. Við getum ekki gert slíkt nema í kjarnakljúfum eða í kjarnaofnum.

Öll sagan sögð

En hugum nú aðeins nánar að því hvernig úran er notað í kjarnorku. Í náttúrlegu úrani er samsætan úran-238 ríkjandi eða rúm 99%, úran-235 er rétt innan við 1%. Úran-235 er hins vegar sú samsæta sem unnt er að „kljúfa“ með upptöku nifteinda, en við það losnar gríðarleg orka úr læðingi.

Með flókinni tækni (nokkurs konar skilvindutækni) er unnt að breyta hlutfallinu milli úrans-235 og úrans-238, og talað er um að vinna auðgað úran eða einfaldlega að „auðga úran.“ Þegar úran-235 er komið upp í um 20-30% er unnt að nota efnið sem eldsneyti fyrir kjarnorkuver sem framleiða raforku. Til þess að fá nothæft úran í sprengjuodda þarf hins vegar að auðga það upp í 70-90%.

Kjarnorkuáætlun Írana er oft í fréttum. Á myndinni sést Mahmoud Ahmadinejad, Íransforseti í kjarnorkuverinu í Natanz.

Í umræðunni í fjölmiðlum, til að mynda um kjarnorkuáætlun Írana hefur deilan einkum snúist um það hvort þeir láti staðar numið við 20-30% auðgun.

Þegar stórveldin ákveða að „eyða“ allmiklu magni af kjarnavopnum fellur til úran-235 sem auðvelt er að breyta í verðmætt eldsneyti fyrir einhver af þeim tæplega 600 kjarnorkuverum sem eru í heiminum í dag. Þetta er gert með því að steypa tiltekið magn af úrani-235 saman við annað efni og gera stangir eins og venjulega eru notaðar í kjarnaofnum. Þynningin er þá ákveðin með tilliti til þess sem heppilegt er í hlutaðeigandi kjarnorkuveri. Það má til sanns vegar færa að með þessu hafi menn „eytt“ efninu sem átti að verða sprengiefni í kjarnorkusprengjum og fengið í staðinn með þynningu eldsneyti fyrir kjarnorkuver. Með þessu móti fær úran-235 nýtt og geðfelldara hlutverk en áður var.

Myndir:

Uraninite á ThinkQuest.org. Sótt 26.1.2012.
Frontapagemag.com. Sótt 27.1.2012.

Sendu inn spurningu

Er hægt að eyða úrani, eins og stundum heyrist sagt í fjölmiðlum?

Einfalda svarið

Öll sagan sögð

Útgáfudagur

Spyrjandi

Efnisorð

Höfundar

Tilvísun

Frekara lesefni á Vísindavefnum

Vísindadagatalið

Þórólfur Matthíasson

Nýleg svör