Symbol chemiczny uranu to U; jego liczba atomowa (liczba protonów w jądrze) wynosi 92. Jego średnia masa atomowa (protony plus neutrony) wynosi 238 i jest zazwyczaj zapisywana jako uran-238. Pierwiastek jest identyfikowany przez jego liczbę atomową, która nigdy się nie zmienia. Masa atomowa niektórych pierwiastków może jednak nie być stała ze względu na zmiany w liczbie neutronów. Atomy posiadające takie cechy nazywane są izotopami. Główne izotopy naturalnego uranu to uran-238 (99,3%) i uran-235, najbardziej aktywny z nich, na poziomie 0,7%.

Uran to srebrzystobiały pierwiastek z serii aktynowców, gęstszy o około 20% od ołowiu i jest jedynym naturalnie występującym na Ziemi pierwiastkiem rozszczepialnym. Występuje w wielu minerałach i jest wykorzystywany głównie jako źródło energii jądrowej poprzez rozszczepienie radioizotopu uranu – 235.

Gdzie występuje uran?

Uran występuje w wielu obszarach skorupy ziemskiej. Uran jest bardziej powszechny niż cyna, około 40 razy bardziej powszechny niż srebro i 500 razy bardziej powszechny niż złoto. Występuje w większości skał i osadów, w wodzie morskiej, warstwach wodonośnych i gorących źródłach. Zwykle ilość uranu w danym obszarze jest bardzo mała, ale tam, gdzie istnieją pewne warunki geologiczne, uran może być bardziej skoncentrowany i może być ekonomicznie odzyskiwany.

Energia z uranu

Niektóre izotopy, takie jak te z uranu, są niestabilne i uwalniają cząstki atomowe, gdy rozpadają się na mniej złożone formy. Proces ten nazywany jest promieniotwórczością. Kiedy neutrony z cząstek atomowych uderzają w inne atomy uranu-235, każdy atom rozpada się, uwalniając więcej neutronów i ciepła. Ta aktywność, zwana rozszczepieniem jądra atomowego, jest siłą napędzającą całą obecną energię jądrową. Gdy w mieszance jest wystarczające stężenie uranu-235, proces rozszczepienia może się utrzymać, tworząc reakcję łańcuchową i uwalniając ogromne ilości energii.

Podczas rozszczepienia wzbogacone paliwo staje się coraz bardziej zanieczyszczone produktami ubocznymi tej aktywności, zmniejszając wydajność procesu reakcji. Po pewnym czasie to tak zwane „zużyte” paliwo musi zostać zastąpione świeżym, wzbogaconym materiałem. Elektrownie jądrowe zwykle potrzebują nowego paliwa co cztery lata.

Naturalny uran nie zawiera wystarczającej ilości uranu-235 do przeprowadzenia reakcji rozszczepienia. Dlatego paliwo do elektrowni jądrowych musi być wzbogacone z jego naturalnego poziomu 0,7% do około 4,0%. Ze względu na niski poziom wzbogacenia, paliwo to nie może eksplodować jak bomba atomowa (stopień wzbogacenia dla broni zbliża się do 100%). Paliwo jądrowe, najbardziej powszechne zastosowanie uranu, jest zdumiewająco wydajnym źródłem czystej energii do wytwarzania elektryczności na całym świecie. Poprzez rozszczepienie, jeden atom uranu – 235 może uwolnić 50 milionów razy więcej energii – około 200 milionów elektronowoltów – w porównaniu do spalania jednego atomu węgla – około 4 elektronowoltów. Jak pokazano na poniższym wykresie, energia jądrowa, zasilana wzbogaconym uranem, oraz energia wodna stanowią niskoemisyjne opcje dostarczania energii elektrycznej przy obciążeniu podstawowym.