Uraanioksidi on alkuaineuraanin muoto, luonnossa esiintyvä radioaktiivinen mineraali. Se näkyy oksidina, koska mineraali altistuu hapelle, usein ilmassa, mutta joskus laboratoriossa tapahtuneen kemiallisen käsittelyn seurauksena. Oksidimuodossaan se on karkea jauhe, jolla on kiteinen rakenne, ja se on usein mustaa, harmaata tai kellertävän ruskeaa; paljon riippuu maaperän luonteesta, jossa se louhittiin, ja muista ympäristötekijöistä. Sitä kutsutaan joskus myös uraniniitiksi, ja sitä pidetään muodollisesti uraanin “malmina”. Se on pääasiallinen lähde kaupallisessa uraanin louhinnassa, jota käytetään useaan otteeseen polttoaineena ja myös räjähteenä. Se louhitaan yleensä hydrotermisistä suoniesiintymistä ja sedimenttikivistä, kuten hiekkakivestä, ja sitä voidaan myös saada talteen kullan ja hopean louhinnan sivutuotteena.
Perusominaisuudet
Uraani on metallinen kemiallinen alkuaine, joka on heikosti radioaktiivinen ja jonka atomipaino on suurin kaikista luonnossa esiintyvistä alkuaineista. Se on noin 70 % tiheämpi kuin lyijy, mutta sen tiheys on pienempi kuin kulta. Uraanilla on laaja valikoima sekä sotilaallisia että siviilisovelluksia, erityisesti ydinteknologiassa, koska se pystyy tuottamaan jatkuvan ydinketjureaktion.
Käsittely ja hapetus
Käsittelyn ensimmäisessä vaiheessa uraanimalmi jauhetaan ja lisätään vettä, kunnes se saavuttaa mudan koostumuksen. Rautasulfaattia käytetään hapettamaan uraanimalmi, joka liuotetaan rikkihappoon. Tämä uraanirikas neste erotetaan ja asetetaan kosketukseen erikoishartsihelmien kanssa, jotka absorboivat uraani-ioneja. Happopesua käytetään elementin poistamiseen helmistä, jolloin saadaan aikaan erittäin väkevä liuos.
Orgaaninen liuotin yhdistetään uraaniliuokseen, joka sitten sekoitetaan ammoniumsulfaatin kanssa. Tämä johtaa ammoniumdiuranaattina tunnetun aineen, pohjimmiltaan oksidiliuoksen ja ammoniakin sekoituksen, saostumiseen. Sitten ammoniumdiuranaatti sakeutetaan ja poistetaan liuoksesta käyttämällä pyöriviä suodattimia keltaisena tahnana. Tämä tahna paahdetaan sitten ammoniakkijäämien poistamiseksi, jättäen jälkeensä uraanioksidia.
Rikastettu polttoaineen tuotanto
Seosta voidaan jatkojalostaa rikastetuksi polttoaineeksi, joka suljetaan ydinreaktoreihin asennettuihin metallisiin polttoainesauvoihin sähkön tuottamiseen tarvittavan lämmön ja höyryn tuottamiseksi. Tämän rikastusprosessin sivutuote on köyhdytetty uraanioksidi, joka ei ole enää radioaktiivinen. Suuren tiheytensä ansiosta sitä voidaan käyttää tyhjentyessään sovelluksissa, joissa pieniin tiloihin täytyy mahtua suuria massoja, kuten helikopterien vastapainot ja jahtien kölit, ja sitä käytetään myös säteilysuojauksen rakentamisessa, koska se on paljon tehokkaampi kuin lyijy. Köyhdytettyjä oksideja voidaan käyttää myös väriaineina lasi- ja keramiikkateollisuudessa.
Räjähdysominaisuudet
Raaka uraanioksidi on erittäin räjähdysherkkä ja radioaktiivinen, minkä vuoksi se on perinteisesti tehnyt siitä hyödyllisen komponentin tietyissä pommeissa ja muissa räjähdyslaitteissa. Se ei ole aina vakaa, ja sen käsittelyssä on yleensä oltava suurta huolellisuutta, mikä voi tehdä siitä vähemmän houkuttelevan vaihtoehdon kuin vaihtoehdot, joista monet ovat nykyään helpommin saatavilla. Toisen maailmansodan aikana natsijoukkojen väitettiin varastoineen yhdistettä ilmeisesti käytettäväksi atomipommeissa, ja niiden uskotaan myös lähettäneen suuria määriä jauhetta liittolaisilleen tänä aikana.
Säteily ja terveysriskit
Laaja altistuminen radioaktiivisille aineille aiheuttaa tiettyjä terveysriskejä, eivätkä uraani ja sen malmit ole poikkeus. Pölyhiukkasten hengittäminen ja oksidin kanssa kosketuksiin joutuneen ruoan syöminen voi aiheuttaa useita ongelmia, joista välittömimmät ovat hengitysvaikeudet, mukaan lukien keuhkojen romahdus ja elinten vajaatoiminta. Tiedemiehiä, jotka työskentelevät säännöllisesti aineen kanssa, kehotetaan myös yleensä käyttämään suojavaatteita ja -varusteita, jotta vältetään pitkäaikainen kosketus kemikaalin lähettämien radioaktiivisten aaltojen kanssa. Altistumisen sivuvaikutukset eivät yleensä ole välittömiä, mutta ne voivat sisältää kehittyneiden terveysongelmien, mukaan lukien erilaiset syövät, kehittymisen.