Il simbolo chimico dell’uranio è U; il suo numero atomico (numero di protoni nel suo nucleo) è 92. La sua massa atomica media (protoni più neutroni) è 238, e viene generalmente scritto uranio-238. Un elemento è identificato dal suo numero atomico, che non cambia mai. La massa atomica di alcuni elementi, tuttavia, può non essere costante a causa di variazioni nel numero dei suoi neutroni. Gli atomi che possiedono tali caratteristiche sono chiamati isotopi. I principali isotopi dell’uranio naturale sono l’uranio-238 (99,3%) e l’uranio-235, il più attivo dei due, allo 0,7%.

L’uranio è un elemento bianco-argenteo della serie degli attinidi, più denso del 20% circa del piombo ed è l’unico elemento fissile presente in natura sulla terra. Si trova in molti minerali ed è usato principalmente come fonte di energia nucleare per fissione del radioisotopo uranio – 235.

Dove si trova l’uranio?

L’uranio si trova in molte aree della crosta terrestre. L’uranio è più comune dello stagno, circa 40 volte più comune dell’argento e 500 volte più comune dell’oro. Si trova nella maggior parte delle rocce e dei sedimenti, nell’acqua di mare, nelle falde acquifere e nelle sorgenti calde. Normalmente la quantità di uranio in una data area è molto piccola, ma dove esistono certe condizioni geologiche, l’uranio può essere più concentrato e può essere recuperato economicamente.

Energia dall’uranio

Alcuni isotopi come quelli di uranio sono instabili e rilasciano particelle atomiche quando si disintegrano in forme meno complesse. Questo processo è chiamato radioattività. Quando i neutroni delle particelle atomiche colpiscono altri atomi di uranio-235, ogni atomo si divide, rilasciando più neutroni e calore. Questa attività, chiamata fissione nucleare, è la forza che guida tutta l’attuale energia nucleare. Quando c’è una concentrazione sufficiente di uranio-235 nella miscela, il processo di fissione può sostenersi da solo, producendo una reazione a catena e rilasciando enormi quantità di energia.

Mentre è in corso la fissione, il combustibile arricchito si contamina sempre più con i sottoprodotti dell’attività, riducendo l’efficienza del processo di reazione. Dopo un certo periodo di tempo, questo cosiddetto combustibile “esaurito” deve essere sostituito con materiale fresco e arricchito. Gli impianti di generazione elettrica nucleare richiedono tipicamente nuovo combustibile ogni quattro anni circa.

L’uranio naturale non contiene abbastanza uranio-235 per produrre fissione. Il combustibile delle centrali nucleari, quindi, deve essere arricchito dal suo naturale 0,7% a circa il 4,0%. A causa dei bassi livelli di arricchimento, questo combustibile non può esplodere come una bomba atomica (l’arricchimento per le armi si avvicina al 100%. Il combustibile nucleare, l’uso più comune dell’uranio, è una fonte sorprendentemente efficiente di energia pulita per generare elettricità in tutto il mondo. Attraverso la fissione, un atomo di uranio – 235 può rilasciare 50 milioni di volte più energia – circa 200 milioni di elettroni volt – rispetto alla combustione di un singolo atomo di carbonio – circa 4 elettroni volt. Come mostrato nel grafico qui sotto, l’energia nucleare, alimentata con uranio arricchito, e l’energia idroelettrica sono opzioni di carico di base e a basso contenuto di carbonio per fornire elettricità.