ENRIQUECIMENTO DE URÂNIO, COMO FUNCIONA?

O urânio é um elemento químico encontrado na natureza em forma de rocha. Existe diversos isótopos dos átomos de urânio, ou seja, átomos que possuem o mesmo número de prótons no núcleo, mas se diferem em relação ao número de nêutrons. Normalmente, 99,3% do urânio retirado da mina é do tipo 238 (U-238) o mais comum, e os outros 0,7% restantes é urânio 235 (U-235), empregado na geração de energia e em bombas atômicas. Ao final do processamento, a rocha do urânio é transformada em “yellow cake”, um pó de coloração amarela mais fácil de ser transportado.

O “yellow cake”, pó amarelo usado na produção de energia nuclear. Fonte: G1.

O urânio é dito como enriquecido por conter alta concentração do isótopo U-235, uma vez que na natureza menos que 1% da massa total do urânio extraído nas minas é composta pela variante de interesse das usinas. Em outras palavras, o produto enriquecido nada mais é que o metal bruto com uma porcentagem de U-235 aumentada artificialmente.

O potencial energético do urânio é milhões de vezes maior do que o petróleo, por essa razão, a sua principal utilidade é gerar energia elétrica. No Brasil, 99% do metal é empregado na geração de energia, sendo o restante direcionado para medicina e agricultura. Entretanto, o urânio também pode ser usado para a fabricação de armas nucleares, uma das razões para o controle e fiscalização do seu enriquecimento.

O metal em baixas concentrações de U-235 (de 3% a 5%) é usado para a produção de energia em usinas nucleares, para concentrações de pelo menos 20% são normalmente utilizados para pesquisas. Já a produção de armas nucleares utiliza o urânio com 90% de U-235.

O poder e o interesse da utilização deste metal vêm da facilidade da fissão dos átomos do U-235. Ao lançar uma partícula – um nêutron – sobre o átomo ele se ‘quebra’ e gera energia pura. Nas usinas nucleares, a energia criada pela fissão dos átomos através da reação nuclear em cadeia é usada para gerar vapor de água, e o vapor resultante move as turbinas, gerando eletricidade.

Com o passar do tempo, a concentração do urânio contido nos reatores das usinas nucleares diminui. Cerca de 75% do U-235 é consumido após 3 anos, e dá origem aos produtos de fissão (como o estrôncio-90 e o famoso césio-137) e outros elementos formados quando o urânio emite radioatividade ao invés de sofrer fissão (como o plutônio, o netúnio e outros isótopos do urânio).

O processo de enriquecimento

O enriquecimento é um processo de separação que se dá pela adição de gás hexafluoreto de urânio às centrífugas que separam o isótopo U-235. Inicialmente o urânio é extraído das minas na forma de dióxido de urânio (UO2), com impurezas como a argila e o enxofre. O metal bruto, durante o processamento, é limpo com elementos como ácido sulfúrico e transformado em pó. O pó se torna uma substância gasosa logo após ser colocado em contato com um gás à base de flúor sob uma temperatura de 550 ºC. Essa substância gasosa passa por um novo banho de flúor, agora a 350 ºC, e são formadas moléculas de UF6.

O UF6 produzido é então direcionado para as ultracentrífugas que giram em velocidade extremamente alta onde o U-235, por ser menor e mais leve que o seu isótopo, é separado. Após o enriquecimento, o flúor é separado do urânio e o metal gasoso assume a forma de tabletes sólidos.

A eficiência da separação dos isótopos numa ultracentrífuga é baixa, assim, para conseguir-se a concentração desejada de até 5% do U-235, torna-se necessária a passagem sequencial do gás por vários equipamentos conectadas em série e paralelo, formando as chamadas cascatas.

Processo de enriquecimento de urânio. Fonte: O Tempo (adaptado)

O urânio ‘pobre’ retido pelo equipamento pode ser aplicado na blindagem de tanques de guerra, na construção de projéteis (munições) e como contrapeso na carcaça de aviões. O U-238 também pode ser convertido em plutônio, elemento químico que pode ser utilizado em usinas nucleares e na fabricação de bombas.

O urânio no Brasil

A mina de Caetité, Lagoa Real (BA), atualmente, é a única mina de extração de urânio no país. Sabe-se que há urânio nos territórios da Bahia, Ceará, Paraná e Minas Gerais, entretanto, somente 25% do solo nacional foi analisado pelo Governo brasileiro. Há a possibilidade de encontrar reservas de urânio em outros territórios no país, e no panorama atual, o país tem a sétima reserva mundial do elemento.

Mina de Caetité, na Bahia. Fonte: MITIC.

A única usina de enriquecimento de urânio do Brasil fica na cidade de Rezende (RJ). De Rezende o urânio vai para as usinas nucleares de Angra 1 e Angra 2, no Rio de Janeiro. No país, o Governo Federal tem o monopólio sobre a cadeia de urânio, sendo a Eletronuclear é responsável pela geração de energia nuclear e as Indústrias Nucleares Brasileiras (INB) responsáveis pela extração e beneficiamento do metal.

REFERÊNCIAS

O que é o urânio enriquecido? 

No Brasil, 99% do urânio é usado para gerar eletricidade; saiba mais 

Nunca foi tão fácil enriquecer urânio para bombas atômicas 

Governo estimulará parcerias para ampliar a produção de urânio

Produção de urânio da mina de Caetité na Bahia será retomada em 2016 

INB retoma exploração de urânio na Bahia e produção pode atingir 800 toneladas em 2022