Historia
Uran – med kemiskt tecken U – upptäcktes 1789 av Martin Heinrich Klaproth. Ungefär samtidigt, 1781, upptäcktes den sjunde planeten, Uranus, som också fick ge namn till det nya grundämnet. (I den grekiska mytologin är Uranos himlavalvet och dotter till Gaia, jorden.) Det ämne Klaproth framställde ur uranmineralet pechblände var i själva verket en oxid av uran och det rena grundämnet framställdes först 1841.
1896 visade Henri Becquerel att uran och uranföreningar kan svärta en fotografisk plåt även om den är insvept i svart papper. Urans radioaktiva sönderfall var orsak till effekten. Denna upptäckt har senare givit oss enheten becquerel för stråldoser. Under 1930–40 förstod man att urankärnor kan klyvas av neutroner och den fortsatta forskningen ledde till både kärnreaktorer och kärnvapen.
I Sverige har vi en egen fyndighet av uran – Västergötlands alunskiffrar i Billingen –som numera inte bearbetas. Men på 50-talet, under det kalla krigets dagar, handlades inte uran fritt på världsmarknaden och egen utvinning av uran var värdefullt, särskilt när man planerade för en energiförsörjning med kärnkraft. Ranstadsverken drevs fram till 1969 och gav mer än 200 ton uran.
En viss hantering av uran finns ändå i trakterna. Vid företaget Ranstad Mineral AB återvinns uran ur mycket lågaktivt avfall. Det avfall som behandlas uppstår vid tillverkning av kärnbränsle och består bl a av kalkslam, centrifugslam, luftfilter och brännbart avfall, såsom papper och plast. Vid processen vid Ranstad återvinns 90-99% av det uran som finns i avfallet.
Mineralet uraninit i pechblände består t ex av uranoxid och är det viktigaste utgångsmaterialet för framställningen av kärnbränsle. Några stora producenter av uran i världen är Kanada, Ryssland, Nigeria, Sydafrika och Australien.
Uran kan förekomma i olika oxidationstal, företrädesvis +IV och +VI. Skiffrar är sedimentära bergarter. Innehållet av uran i skiffrarna tros beror på att uranföreningar i olika oxidationsstadier är olika vattenlösliga. Om en svårlöslig uran(IV)oxid (som uraninit) från en gammal berggrund kommer i kontakt med syre och karbonater bildas lösliga uran(VI)föreningar. Dessa kan transporteras med vattnet, men om det passerar en reducerande miljö (mineralet svavelkis t ex) kommer uran(IV)föreningar åter bildas och falla ut. Processen kan upprepas och uranet alltså flyttas långa sträckor.
Kärnbränsle och förvaring av bränslerester
Uran har två viktiga isotoper, uran 235 och uran 238. Uran 235 är den klyvbara isotopen, och utgör bara 0,7% av naturligt uran. Uran till reaktorer anrikas därför på den lättare isotopen upp till några procent. Sverige importerar anrikat uran till sina reaktorer, men själva bränslet i stavarna framställs här (Westinghouse AB i Västerås, f d ASEA Atom).
En urankuts är en ett par cm lång cylinder med ca 1 cm diameter. Massor av sådana kutsar staplas i rör, reaktorns bränslestavar, och bränslestavarna samlas till bränsleelement. Varje kuts avger lika mycket energi som 800 liter dieselolja! En kärnkraftsreaktor innehåller ca 15 miljoner kutsar. Vill du veta mer om hur kärnbränsle fungerar, se t ex www.ringhals.se.
I Sverige planerar man att därefter placera det utbrända bränslet i djupförvar, dvs 500 m under markytan, där bergrunden är lämplig. Djupförvaret innebär att avfallet stängs inne bakom flera "barriärer" - en mycket kraftig kopparkapsel, bentonitlera och själva berget. Bentonitleran är inte minst viktig. Dess roll är dels att ta upp stöt- och tryckkrafter, dels att svälla med grundvattnet och därvid tätna ytterligare. Dessutom ska leran ta upp de eventuella joner som kan läcka ut ur kopparbehållaren. Vill du läsa mer om förvaring av utbränt kärnbränsle se www.skb.se.
Uran är svagt radioaktivt och halveringstiden för uran 238 är 4,5 miljarder år. Den långa halveringstiden gör det möjligt att bestämma åldern hos mineral. Slutprodukten när uran 238 sönderfaller är bly 206, och ett minerals ålder kan uppskattas genom att man mäter förhållandet mellan uran 238 och bly 206. Andra radioaktiva isotoper används för att bestämma något yngre föremål. Kol 14 har en halveringstid på ca 5000 år och används för åldersbestämningar i den storleksordningen.
Radioaktiva isotoper har ofta medicinsk användning, både för att diagnostisera och för att strålbehandla tumörer. T o m teknetium, ett grundämne som inte finns naturligt och som bara kan bildas vid kärnklyvningar, används för diagnostisering av hjärtskador och lungor.
Biologisk funktion
Uran har ingen biologisk funktion. Urans lösliga föreningar är giftiga, och det långsamma radioaktiva sönderfallet kan åstadkomma fria radikaler som är skadliga. Under det långsamma sönderfallet av uran är en av produkterna radon som kan finnas i marken. Hus som är byggda på sådan mark eller med lättbetong med uraninnehåll brukar kallas radonhus. Radon som inte vädras bort anses hälsoskadligt, eftersom även radon i sin tur sönderfaller och bildar radioaktiva s k radondöttrar.
