Crtica o uranu

Uran je sastavni dio Zemljine kore. Rasprostranjen je u kori, gradeći gotovo stotinu minerala. Na Zemlji je zastupljen u oko 0,0003%; prosječno ga ima od 2-3mg/kg. Najtipičniji i najčešći uranov mineral je uraninit, crni ili tamnosmeđi mineral visoke gustoće, po kemijskom sastavu uranov oksid (U3O8). Uran četiri i uran šest oksidi su njegove dominantne forme u okolišu, obično netopivi spojevi.

Sličica uraninita može se naći na: www.lhconklin.com/gallery/lhc096.htm Dobrom uranovom rudom smatra se svaka sa sadržajem urana većim od 0,1%. Nalazišta s višim postotkom uranovih ruda rijetka su i stoga to značajnija. Najpoznatija su:

Shinkolobwe (Afrika, Kongo)
Veliko medvjeđe jezero (Kanada)
Joachimsthal - Jachymov (Češka) –

Maria Curie Sklodovska je provodeći kemijska istraživanja na uraninitu iz Jachymova otkrila radij i prirodnu radioaktivnost. Otkriće prirodne radioaktivnosti - prirodnih radioaktivnih nizova, potaklo je lavinu znanstvenih istraživanja. Za potrebne opite bilo je nužno izdvojiti prirodne radioaktivne elemente iz Zemljine kore u što čišćem obliku.    Prirodni uran (u rudama, u našem okruženju) mješavina je tri izotopa

 

Postotni udio

%

Vrijeme poluraspada

T1/2 /god

U-238

99,285

4,468E+9

U-235

0,710

7,038E+8

U-234

0,005

2,445E+2

U-238 i U-235 počeci su dva prirodna radiaoktivna niza, dok je U-234 potomak u raspadnom nizu U-238. Raspadni nizovi U-235 i U-238 mogu se shematski prikazati kako slijedi:

Niz 235, Niz 238

Treba imati na umu da je gotovo svaki od članova i jednog i drugog niza i radioaktivan.

Na stranici : www.journey.sunysb.edu/projectjava/Radiation/home.html može se vidjeti ( i isprobati) simulacija raspada radioaktivnih nizova u prirodi. Tipične vrijednosti izmjerenih aktivnosti u prirodi:

U-238    u tlu 0.3-11.7 mg/kg
U-238 u zraku 2.5E-8 - 1E-7 mg/m3
Uprir u površinskim vodama   3E-2 2100 mikrog/l
Uprir u podzemnoj vodi     3E-3 - 2000 mikrog/l

Tehnologije rudarenja omogućile su koncentriranje uranove rude do čistoće 50% prirodnog urana i više. Najrazličitijim postupcima čistila se ruda da se dobije što čišći uranov oksid ili uranov fluorid. Tek tada se pristupalo obogaćivanju - procesu povećavanja udjela U-235 u izotopnom sastavu urana, budući da se za kasnije potrebe u nuklearnim reaktorima i u proizvodnji nuklearnog oružja pokazalo nužnim da udjel U-235 bude veći nego što ga se nalazi u prirodi. (u prirodnom uranu ima svega 0.7% U-235).

Npr. jedna od shema za obogaćivanje izgleda:

Aktivnost osiromašenog urana je oko 60% aktivnosti prirodnog urana.

U procesu obogaćivanja urana nastaje velika količina otpada - taj otpadni materijal je ostatak pročišćene rude koji sadrži uglavnom uranov izotop U-238. Udio U-235 sveden je u tom otpadnom materijalu ispod 0,3%. Ono što je interesantno u procesu obogaćivanja urana, zbog potreba konačnog proizvoda (npr. obogaćenog urana, u formi “žutog kolača”) jest to da se u tom procesu kemijski ekstrahiraju sve primjese, dakle i svi do tog momenta nastali potomci.

Dakle, osiromašeni uran sadrži 99,8% U-238, taj U-238 nije u radiaoktivnoj ravnoteži sa svim svojim potomcima, tek nakon nekoliko mjeseci ostvaruje se ravnoteža između U-238, Th-234 i Pa-234m; ne sadrži više od 0,2-0,3% U-235; teški metal visoke gustoće (cca 18,9 g/cm3), kemotoksičan kao većina teških metala.

Velike količine otpada koje nastaju pri obogaćivanju urana mjere se u tisućama tona. Npr. u SAD je trenutno pohranjeno oko 570000 tona osiromašenog urana. Ekološki osvješteno ponašanje koje postavlja kao imperativ recikliranje svega, navelo je na korištenje osiromašenog urana u svakodnevnom životu. Primjena je vrlo široka:

- glaziranje u boji (crveno i žuto)
- legiranje čelika
- kataliziranje
- protutežiranje
- balastiranje zrakoplova
- za zaštitne oklope pri korištenju radioaktivnih izvora u medicini i industriji

Naravno, da se našla i primjena u vojsci:

- oklopljivanje tenkova
- ojačavanje municije (Amerikanci tvrde da je takva municija prvi put primjenjena u Zaljevskom ratu 1991. godine, i to 320 t streljiva s osiromašenim uranom; nad Kosovom oko 10 t, a u Bosni, sigurnosnoj zoni oko Sarajeva, oko 3 t).

Osiromašeni uran koji se koristi za penetrirajuće streljivo termodinamički je nestabilan čak i na niskim temeperaturama.

Alternativa korištenju osiromašenog urana je korištenje volframa.

Znanstevnici su od samih početaka istraživanja radioaktivnosti bili suočeni s opasnostima ionizirajućeg zračenja, utjecajima kako na čovjeka tako i na okoliš. Mnoštvo studija je napravljeno (eksperimenti na laboratorijskim životinjama, miševima, mačkama, psima, majmunima; iskorištene su i situacije nuklearnih nesreća u postrojenjima; postojanje istraživačkog centra u Hirošimi; na žalost, još uvijek je naša sadašnjost suočavanje s posljedicama nuklearnih eksplozija nad Japanom 1945. godine) da bi se ustanovili putevi i načini utjecaja, da bi se definirale zaštitne norme, za profesionalno izložene ali i za stanovništvo.

Jednom unešen u organizam, a budući da smo u uronjeni u prirodnu radioaktivnost, čak sazdani, nije nemoguće i svakodnevno unositi elemente prirodno radioaktivne, dakle unešen uran kao i alkalni elementi, stroncij i radij, slijedi u tijelu metaboličke puteve kalcija. Biokinetički model opisuje kosti kao kritični organ u koji se deponira i retenira uran, također opisuje i zadržavanje urana u bubrezima, jetri, plućima i drugom mekom tkivu kao i duž puteva ekskrecije. U ovisnosti o topivosti i konzekvetno tome transportabilnosti metaboličkim putevima od respiratornih organa u tjelesne tekućine moguće je definirati tri grupe uranovih spojeva:

- S: vrlo slabo (sporo, malo) topive (UO2, U3O8)
- M: srednje topive (UF4, UO3, UO4)
- F: lako (brzo) topive (UF6, UO2(NO3)2)

Pri inhalaciji uranskih spojeva tipa S primarni rizični organ su pluća. Biološko vrijeme boravka (biološki poluživot) tih uranskih komponenti u alveolama pluća je i do 16 godina.

Udahnuti uranski spojevi (tip F) brzo se transferiraju u krv. Ingestirani spojevi F tipa brzo se eliminiraju fecesom (do 98%), a samo 2% biva absorbirano u crijevima. U oba slučaja, unosa uranovih spojeva u organizan udisanjem ili gutanjem, uran je kao teški metal kemotoksičan i to posebno za bubrege (granična je vrijednost za bubrege 3 mikrogramU po g bubrežnog tkiva). Kosti su pak kritičan organ zbog akumulacije radiološke doze.

Topivim uranskim komponentama WHO (Svjetska zdravstvena organizacija) ograničava unos zbog izuzetne kemijske toksičnosti urana kao teškog metala.

WHO (Svjetska zdravstvena organizacija) predlaže svojim preporukama ograničavanje unosa urana :

granična vrijednost za pitku vodu: 2 mikrog/l
tolerantnim dnevnim unosom smatra: 0,6 mikrog/kg tjelesne težine.

Tipični sastav aerosola nakon pogotka čvrste mete streljivom punjenim osiromašenim uranom:

cca 61% U3O8 Tip S
cca 18% UO2 S
cca 20% amorfni oksidi tip F

median aerodinamičkog promjera čestica < 10 mikrometara.

Na stranici Švedskog instituta za zaštitu od zračenja http://www.ssi.se/english/ nalazi se u posljednjem broju njihovog glasila članak o “balkanskom sindromu”.

Međunarodna agencija za atomsku energiju (IAEA) pod okriljem Ujedinjenih nacija brine o svemu što je vezano uz nuklearnu energiju.

O aktivnostima i događanjima vezanima za zaštitu od zračenja možete saznati nešto više na stranicama Hrvatskoga društva za zaštitu od zračenja.



Jedinica za zaštitu od zračenja Instituta za medicinska istraživanja i medicinu rada u Zagrebu obavlja poslove provođenja mjera zaštite od zračenja i određivanja ozračenosti stanovništva u skladu s ovlaštenjima Instituta. U djelokrug rada Jedinice spadaju istraživanja prirodne radioaktivnosti, tehnološkim procesima povišene prirodne radioaktivnosti (ona radioaktivnost koja nastaje usljed ljudskog djelovanja, npr. odlagališta pepela i šljake, fosfogipsa, naftne bušotine, mineralni termalni i geotermalni izvori), kao i istraživanja radioaktivnosti fisijskog podrijetla u normalnim i izvanrednim događajima u svim medijima biosfere kao i u životinjskom i humanom materijalu. Jedinica za zaštitu od zračnja provodi mjerenja radioaktivnosti životne sredine u Republici Hrvatskoj od 1959. godine do danas što uključuje (zrak, oborine, more, vode, tlo, flora i fauna, ljudska i stočna hrana, kosti). Godišnji izvještaji o stanju radioaktivne kontaminacije predaju se Ministarstvu zdravstva Republike Hrvatske koje djelomično i financira taj program.

Za utvrđivanje količine urana u najrazličitijm uzorcima primjenjuju se specifične metode radiokemijske separacije i provode se mjerenja u alfa brojačima (protočni proporcionalni brojači). Predmet sustavnijih istraživanja je utrvrđivanje radija (Ra-226, potomka U-238) koji je radiotoksičniji od urana. Od posebnog je interesa i radon (Rn-222) neposredni potomak radija. Na najvećem broju uzoraka provode se gamaspektrometrijska mjerenja. U-235 u mnoštvu gama zraka ima nekoliko relativno lako razaznajućih: na 185,72 keV (uz 54,0 % prinosa), na 143,76 keV (10,5 %) na 205,31 keV (4,70 %), na 163,35 keV (4,70 %). U-238 nije moguće izmjeriti direktno gamaspektrometrijski, već se koriste algoritmi u kojima se koriste izmjerene aktivnosti potomaka (Th-234, Pa-234m i ostalih koji su i gama emiteri). Npr. u jednom od prošlogodišnjih uzoraka tla iz okolice Zagreba izmjerene su aktivnosti:
U-235: 4,6±0,3 Bq/kg
U-238: 84±24 Bq/kg
Ra-226: 53±3 Bq/kg



Dodatno čitanje

UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and effects of ionizing radiation. New York: United Nations; 2000.
WHO World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality. Recommendations. Geneva: WHO; 1993.
Wrenn ME, Durbin PW, Howard B, Lipsztein J, Rundo J, Still ET, Willis DI. Metabolism of ingested U and Ra. Health Phys 1985; 48:601-633.
Grainger L. Uranium and thorium.1st ed. London (UK): George Newnes Limited; 1958.

Pripremila: Jasminka Senčar, Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada, Zagreb, veljača 2001.

KOMENTARI, NADOPUNE I PRIJEDLOZI