Uraani: Miten tätä radioaktiivista elementtiä käytetään ydinvoimaloissa ja lääketieteessä?!

Uraani, ominaisuuksiensa vuoksi varsin kiehtova kemiallinen elementti, on tehnyt nimensä kuuluisaksi ydinenergiana. Se löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1789 saksalaiselta kemistiltä Martin Heinrich Klaprothilta ja on siitä asti herättänyt sekä ihailua että pelkoa.

Uraani kuuluu aktinideihin ja sen atomimassa on 238,02891 u (atomiyksikkö). Luonnossa esiintyvä uraani koostuu kolmesta isotoopeista: uraani-238, uraani-235 ja uraani-234. Näistä uraani-238 on yleisin, edustaen noin 99,3% luonnon uraanista. Uraani-235 on fissiili isotooppi, mikä tarkoittaa että se voi jakaantua hitaasti liikkuvien neutronien vaikutuksesta ja vapauttaa energiaa. Tätä ominaisuutta hyödynnetään ydinvoimaloissa.

Uraanin ominaisuuksien vuoksi sen käsittely vaatii erityishuomiota ja erikoislaitteita.

Uraanin käyttö ydinenergiana

Ydinvoimassa uraania käytetään polttoaineena. Uraani-235, joka on luonnossa esiintyvä uraaniisotooppi, fissioituu neutronien pommittaessa sitä ja vapauttaa energiaa muodossa lämpöä. Tämä lämpö käytetään veden kiehuttamiseen höyryksi, joka puolestaan ajaa turbiinia ja tuottaa sähköä.

Uraanin käyttö ydinvoimaloissa on monimutkainen prosessi, joka sisältää useita vaiheita:

1. Uraanin louhinta: Uraania louhitaan maasta uraanikaivoksista.

2. Konsentraatio: Louhitusta malmista erotetaan uraani kemiallisin menetelmin ja konsentroidaan polttoaineeksi.

3. Polttoaineen valmistus: Konsentroitu uraani muutetaan ydinvoimaloissa käytettävään polttoaineeseen, joka on yleensä uraanidioksidipellettina.

4. Ydinreaktoriin syöttö: Polttoainetankoja sijoitetaan ydinreaktorin sydämeen. Reaktorissa tapahtuu uraanin fissio ja energia vapautuu.

5. Jätteen käsittely: Ydinjätteet, jotka syntyvät fissioreaktion sivutuotteena, on käsiteltävä turvallisesti ja varastoitava pitkän ajan kuluessa.

Uraani lääketieteessä

Uraanin radioaktiivisia ominaisuuksia hyödynnetään myös lääketieteessä. Esimerkiksi uraani-235:llä voidaan kuvata luustoa ja määrittää luutiheyttä.

Taulukko 1 esittää esimerkkejä uraanin käytöstä lääketieteessä:

Käyttötapa	Selitys
Luun kuvantaminen	Uraani-235 käytetään luuston kuvantamiseen ja luutiheyden mittaamiseen.
Syöpähoito	Joissakin tapauksissa uraania voidaan käyttää syövän hoitoon, tuhoamalla syöpäsoluja säteilyllä.

Uraanin tuotanto ja ympäristövaikutukset

Uraanin louhinta ja käsittely voivat aiheuttaa ympäristölle haittavaikutuksia. Louhintatyöt voivat johtaa metsäkadon, maaperän eroosioon ja vesistöjen saastumiseen.

Käsittelyn aikana syntyy myös radioaktiivista jätettä, joka on varastoitava turvallisesti pitkän ajan kuluessa. Uraanin louhinta ja käyttö vaatii siten huolellista suunnittelua ja toteutusta sekä tiukkaa sääntelyä ympäristön suojelemiseksi.

Uraanin tulevaisuus

Uraani on tärkeä energiantuotannon lähde ja se jatkossakin pelaa merkittävää roolia globaalissa energijärjestelmässä.

Ydinenergialla on potentiaalia tuottaa puhdasta energiaa ilman hiilidioksidipäästöjä.

Uraanin käyttöön liittyvät haasteet, kuten ydinjätteen varastointi ja ydinonnettomuuksien riski, ovat kuitenkin ratkaistavina tehokkaan sääntelyn ja teknologisen kehityksen avulla.