Uranium là gì? Các ứng dụng thực tiễn của Uranium trên thế giới

Nếu bạn là một người đam mê các nguyên tố hóa học nổi tiếng thì nhất định phải tìm hiểu Uranium là gì đúng không nào! Hãy theo chân bài viết này để biết được những thông tin về Uranium nhé!

Tổng quan Uranium

Uranium là gì?

Uranium hay còn được gọi là Urani, là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm Actini, có màu trắng bạc, có số nguyên tử là 92 trong bảng tuần hoàn hóa học và được ký hiệu là U.

Từng có một khoảng thời gian dài trong lịch sử bảng tuần hoàn hóa học Urani là nguyên tố đứng cuối bảng, và tất cả đồng vị của Urani đều không bền và có tính phóng xạ yếu.

Có thể kể đến các đồng vị phổ biến của Urani như đồng vị Urani 238, Urani 235 và Urani 234 với các đồng vị phóng xạ của urani có số neutron từ 144 đến 146.

Nguyên tố Urani có khối lượng nguyên tử nặng thứ 2 trong các nguyên tố tự nhiên, xếp sau Plutoni 244. Mật độ của Urani lớn hơn mật độ của chì khoảng 70% và nguyên tố này đặc hơn nước gấp 18,7 lần.

Trạng thái tự nhiên của Uranium

Trong tự nhiên, Urani được tìm thấy ở dạng đá rắn với nồng độ thấp và phổ biến với đồng vị Urani 238 chiếm đến 99,284%. Uranium nguyên chất có màu bạc và dễ bị oxy hóa trong không khí.

Trong vỏ Trái Đất, hàm lượng Urani được tìm thấy trong các loại đá hầu hết có nồng độ rơi vào khoảng 2 đến 4 phần triệu. Uranium thậm chí còn có thể được tìm thấy trong nước biển ở một số khu vực của các đại dương.

Uranium phát hiện bởi ai và năm bao nhiêu?

Vào năm 1789, nhà khoa học người Đức Martin Heinrich Klaproth lần đầu tiên phát hiện ra nguyên tố Uranium và tên của nguyên tố ấy được đặt dựa theo tên sao Thiên Vương (Uranus).

Nếu bạn đã tìm hiểu xong uranium là gì rồi thì ta sẽ đi đến phần tìm hiểu ứng dụng của uranium nhé!

Uranium có ứng dụng gì?

Sau một quãng thời gian các nhà vật lý nghiên cứu và phát hiện rằng Urani 238 có khả năng phân hạch tự phát thấp hoặc thậm chí bao gồm cả sự phân hạch bởi neutron nhanh, và urani 235 và đồng vị Urani 233 có tiết diện hiệu dụng phân hạch cao hơn nhiều so với các neutron chậm.

Khi nồng độ đủ, các đồng vị này duy trì một chuỗi phản ứng hạt nhân ổn định và quá trình này tạo ra nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân và tạo ra vật liệu phân hạch. (Theo wikipedia)

Và rồi từ đó mà Urani dùng làm các vũ khí hạt nhân, nổi tiếng nhất thế giới là vụ ném bom hạt nhân của Mỹ xuống Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản vào năm 1945.

Loại bom sử dụng khi ấy có tên là Little Boy sử dụng đầu đạn hạt nhân. Tận dụng phản ứng phân hạch của đồng vị urani-235, quả bom Little Boy khi ấy chứa 64 kg Urani được làm giàu cao, dù thế nhưng lượng Urani thực sự tham gia vào quá trình phân hạch hạt nhân chiếm chưa đến 1 kg.

Và thế là quả bom với sức công phá tương đương 15 kilo tấn TNT khủng khiếp ấy đã gây ra thảm họa kinh hoàng cho thành phố Hiroshima của Nhật Bản, và trở thành nỗi ám ảnh dai dẳng cho cả thế giới.

Bên cạnh các ứng dụng trong quân sự thì Uranium còn được sử dụng là nguyên liệu chính trong các nhà máy phát điện hạt nhân. Và ứng dụng phổ biến của Urani là nguyên liệu sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân.

Theo vnexpress.net: "Khi nguyên tử Urani hấp thụ một neutron, nó có thể trải qua phản ứng phân hạch hạt nhân để tách thành nhiều hạt nhỏ hơn. Phản ứng phân hạch sản sinh một lượng nhiệt lớn cùng neutron mới.

Những neutron mới tiếp tục bắn phá nguyên tử Urani để tạo nên phản ứng dây chuyền. Toàn bộ quá trình phân hạch xảy ra trong trong lõi bằng thép của lò phản ứng. Nhiệt mà phản ứng tạo khiến nước sôi và bốc hơi. Luồng hơi nóng của nước làm quay các tuabin và tạo ra điện."

Đó chính là sơ lược về nguyên lý hoạt động của Uranium trong các nhà máy điện.

VN có mỏ Uranium nào không, được phép khai thác không?

Hiện nay tại Việt Nam, Uranium vẫn đang là một đề án rất có tiềm năng và thông qua dự thảo báo cáo kết quả thực hiện Đề án “Đánh giá tiềm năng tài nguyên urani Việt Nam” vào năm 2020 thì Thủ tướng Chính phủ cũng đã phê duyệt, mở ra một thời kỳ tiềm năng cho mảng khai thác tài nguyên tại Việt Nam.

Cụ thể, đề án đã từng bước hoàn thành được 2 nhiệm vụ quan trọng đó là phân vùng sinh khoáng và khoanh định các diện tích triển vọng phục vụ đánh giá và thăm dò; xác lập các kiểu mỏ urani trên lãnh thổ Việt Nam. (Theo baotintuc.vn)

Theo đó, khu vực đề án tập trung nghiên cứu là tại các địa phương thuộc hai miền Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ như: Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang, Cao Bằng, Phú Thọ, Thái Nguyên, Nghệ An, Kon Tum, Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa.

Và cho đến thời điểm hiện tại, Việt Nam có mỏ Uranium nào không thì vẫn chưa có câu trả lời cụ thể, mọi thứ vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và thăm dò.

Uranium có nguy hiểm không, ăn phải Uranium có sao không?

Uranium có nguy hiểm không?

Chúng ta đều biết, tất cả các chất phóng xạ đều có thể gây hại và Urani cũng không ngoại lệ. Và theo một vài nghiên cứu uy tín đến từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh cho biết, sau khi tiếp xúc với Uranium thì nguy hiểm lớn nhất mà sức khỏe phải đối mặt đó chính là tổn thương thận.

Ngoài ra Uranium còn gây tổn thương phổi và làm tăng nguy cơ ung thư khi tiếp xúc trực tiếp. Điều này càng đặc biệt nghiêm trọng hơn cho các công nhân khai thác mỏ, những người phải hằng ngày tiếp xúc với chất độc.

Ăn phải Uranium có sao không?

Nếu bạn đã biết Uranium là gì rồi thì một điều thú vị nữa là có thể các bạn không biết nhưng chúng ta vẫn tiêu thụ Uranium hằng ngày đấy! Theo các nghiên cứu thì trong củ cải và khoai tây, hàm lượng Uranium cũng được tìm thấy với một lượng rất nhỏ.

Theo Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ, một người trung bình ăn từ 0,07 đến 1,1 microgram uranium mỗi ngày. Tuy nhiên các bạn cũng không cần phải quá lo lắng vì hàm lượng mà chúng ta ăn hằng ngày không đủ để làm hại cơ thể nhé!

Theo nghiên cứu thì có khoảng 95 đến 99% lượng uranium sẽ được đào thải qua phân, 3,5% đi theo nước tiểu ra ngoài cơ thể trong vòng 24 giờ. Lượng nhỏ còn lại sẽ tích tụ trong xương trong vòng từ vài tháng đến nhiều năm sau khi ăn phải.

Hàm lượng cần thiết để Uranium gây hại cho cơ thể là khoảng từ 25mg uranium. Nếu hấp thụ trên 50mg trở lên có thể gây suy thận và tử vong.

Uranium giá bao nhiêu, có hiếm không?

Theo wikipedia, ước tính có khoảng 5,5 triệu tấn quặng urani dự trữ có thể khai thác một cách kinh tế ở mức giá 130 USD/kg, trong khi có 35 triệu tấn được xếp vào tài nguyên khoáng sản (có khả năng khai thác mang lại lợi nhuận).

Tuy vậy, Uranium vốn là vật chất đắt đỏ nên giá cũng biến động liên tục trên thị trường khoáng sản thế giới.

Dù giá đắt đỏ là vậy nhưng Uranium không hề khan hiếm tới mức không thể khai thác. Nổi bật là các nước có mỏ Uranium lớn trên thế giới theo thông tin từ vampro.vn như:

- Kazakhstan

Sản lượng khai thác: 23.127 tấn

Kazakhstan là quốc gia khai thác uranium lớn nhất thế giới từ 2009, chiếm tới gần 28 % tổng sản lượng toàn cầu. Trong 2014, nước này sản xuất 23.127 tấn so với 22.451 tấn của năm 2013. Kazakhstan có kế hoạch tăng sản lượng cho tới 2018 với 17 mỏ đang khai thác hiện nay.

Tất cả các hoạt động thăm dò và khai thác ở nước này nằm trong tay công ty quốc doanh Kazatomprom — kể cả các hoạt động xuất nhập khẩu. Công ty này có các hợp tác chiến lược với Nga, Nhật Bản và Trung Quốc, và nắm giữ cổ phần trong công ty điện Westinghouse.

- Canada

Sản lượng khai thác: 9.134 tấn

Canada sản xuất 9.134 tấn uranium trong 2014, giảm so với 9.331 tấn của 2013. Tuy nhiên, sản lượng của năm 2015 sẽ tăng đáng kể khi mỏ Cigar Lake đạt công suất thiết kế. Mỏ này có trữ lượng thẩm định là 234,9 triệu pound U308, công ty mỏ Cameco nắm giữ 50 % cổ phần.

- Australia

Sản lượng khai thác: 5.001 tấn

Sản lượng của Australia giảm trong 2 năm qua, đạt 5.001 tấn trong 2014 trong khi năm 2013 đạt tới 6.350 tấn và 2012 đạt 6.991 tấn. Trong 2013,mỏ Honeymoon đóng cửa để chờ giá uranium tăng trở lại. Tiếp theo đó các mỏ lớn ở Beverley (và Bắc North Beverley) cũng đóng cửa.

Theo tạp chí Mining Weekly, Australia có trữ lượng uranium lớn nhất so với bất kỳ nước nào, nước này có tiềm năng đạt được doanh thu 2 tỷ đô la Australia mỗi năm từ khai thác uranium, nhưng một số bang lại cấm khai thác hoặc hạn chế khai thác uranium.

- Niger

Sản lượng khai thác: 4,057 tấn

Niger khai thác 4.057 tấn uranium trong 2014, giảm so với 4.518 tấn của 2013. Nước này có hai mỏ lớn đang khai thác, trong khi Chính phủ lại hỗ trợ cho mở rộng khai thác các mỏ này, đã có kế hoạch đưa vào khai thác các mỏ khác và thăm dò trong tương lai.

Trong các mỏ mới này, dự án Madaouela của công ty GoviEc Uranium là một dự án đầy hứa hẹn một khi đi vào khai thác vào năm 2017 hoặc 2018. Dự án này có trữ lượng đo và biểu định là 110,78 triệu pound U3O8, trong khi trữ lượng suy luận là 27,66 triệu pound U3O8."

Công nghệ làm giàu Uranium?

Quá trình tăng thành phần U235 trong kim loại hỗn hợp Uranium được gọi là công nghệ làm giàu Uranium.

Hiện nay, có nhiều phương pháp để làm giàu Uranium như:

Tách đồng vị điện từ

Tách Plasma

Khuếch tán nhiệt

Trao đổi ion và hoá học

Khí ly tâm

Tuy nhiên, phương pháp phổ biến hiện nay là phương pháp ly tâm.

Phương pháp ly tâm để tách đồng vị U235 ra khỏi U238 dựa trên sự khác nhau về lực ly tâm của các phân tử khí nhẹ và nặng hơn. Sự tách riêng bằng phương pháp ly tâm được thực hiện trong các xy lanh quay.

Hỗn hợp các phân tử các loại khác nhau khi đi vào các xy lanh quay được tách thành hai dòng. Những phân tử nặng hơn bị gạt ra vùng ngoại biên của máy ly tâm và chuyển động xuống dưới dọc theo thành ngoài, còn cũng những phân tử ấy nhưng nhẹ hơn thì bị đẩy vào phần trung tâm hướng lên trên dọc theo trục của máy ly tâm.

Trong phương pháp này, U238 và U235 chỉ đạt được sự tách riêng hoàn toàn khi cho hỗn hợp khí đi qua máy liên tục hàng nghìn lần. (Theo "Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleep". N.P.Agaphosin, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội-1981).

Hy vọng qua bài viết trên các bạn có thể biết thêm cho mình thông tin Uranium là gì và những ứng dụng thực tế của Uranium nhé!