Sobre el Uranio
El uranio es un metal de color blanco plateado en la serie de actínidos de la tabla periódica. El uranio es débilmente radiactivo porque todos los isótopos del uranio son inestables, con vidas medias que varían entre 159.200 años y 4.500 millones de años. El uranio tiene el peso atómico más alto de los elementos primordiales. Su densidad es aproximadamente un 70% más alta que la del plomo y ligeramente más baja que la del oro o el tungsteno. El uranio se encuentra comúnmente en niveles bajos (unas pocas ppm – partes por millón) en todas las rocas, suelo, agua, plantas y animales (incluidos los humanos). El uranio también se encuentra en el agua de mar y se puede recuperar del agua del océano. Se producen concentraciones significativas de uranio en algunas sustancias como la uraninita (el mineral de uranio más común), los depósitos de roca fosfórica y otros minerales.
Aplicaciones del Uranio
El principal uso del uranio en el sector civil es para alimentar plantas de energía nuclear. Un kilogramo de uranio 235 teóricamente puede producir unos 20 terajulios de energía, suponiendo una fisión completa; tanta energía como 1,5 millones de kilogramos (1.500 toneladas) de carbón. Un reactor típico puede contener alrededor de 100 toneladas de uranio enriquecido (es decir, alrededor de 113 toneladas de dióxido de uranio). Este combustible se carga en, por ejemplo, 157 conjuntos combustibles compuestos por más de 45.000 barras de combustible. Un conjunto de combustible común contiene energía durante aproximadamente 4 años de funcionamiento a plena potencia. El combustible extraído (combustible nuclear gastado) todavía contiene aproximadamente el 96% de material reutilizable (debe eliminarse debido a la disminución de la clase de ensamblaje). Antes (y, ocasionalmente, después) del descubrimiento de la radiactividad, el uranio se usaba principalmente en pequeñas cantidades para vidriado amarillo y esmaltes de cerámica. como el vidrio de uranio. El uranio también es utilizado por los militares para alimentar submarinos nucleares y en armas nucleares. Debido a su alta densidad, este material se encuentra en sistemas de guía inercial y en brújulas giroscópicas. [10] Se prefiere el uranio empobrecido a los metales de densidad similar debido a su capacidad para mecanizarse y fundirse fácilmente, así como a su costo relativamente bajo. El principal riesgo de exposición al uranio empobrecido es el envenenamiento químico por óxido de uranio en lugar de la radiactividad (el uranio es solo un emisor alfa débil). El uranio empobrecido es el uranio que tiene mucho menos uranio-235 que el uranio natural. Es considerablemente menos radiactivo que el uranio natural. Es un metal denso que se puede utilizar como lastre para barcos y contrapesos para aviones. También se utiliza en municiones y armaduras. El uranio empobrecido también se puede utilizar para proteger la radiación. El uranio empobrecido es mucho más eficaz debido a su Z más alto. El uranio empobrecido se utiliza para proteger las fuentes portátiles de rayos gamma. El uranio se utiliza en aceros de alta velocidad como agente de aleación para mejorar la resistencia y la tenacidad. El trióxido de uranio (también llamado óxido de urano) con fórmula UO3, es un polvo de color amarillo anaranjado y se usa como pigmento para cerámica. En vasos produce un hermoso “vidrio de uranio” de color amarillo verdoso.
Producción y precio del Uranio
Los precios de las materias primas cambian a diario. Están impulsados principalmente por la oferta, la demanda y los precios de la energía. En 2019, los precios del uranio puro rondaban los N / A $ / kg.
El uranio se encuentra comúnmente en niveles bajos (unas pocas ppm – partes por millón) en todas las rocas, suelo, agua, plantas y animales (incluidos los humanos). El uranio también se encuentra en el agua de mar y se puede recuperar del agua del océano. Se producen concentraciones significativas de uranio en algunas sustancias como la uraninita (el mineral de uranio más común), los depósitos de roca fosfórica y otros minerales. El uranio se encuentra a menudo con cobre, fosfatos y otros minerales; por lo tanto, a menudo es un coproducto de otras operaciones mineras. La producción mundial de uranio en 2015 ascendió a 60496 toneladas. Kazajstán, Canadá y Australia son los tres principales productores y juntos representan el 70% de la producción mundial de uranio. El uranio se encuentra comúnmente en niveles bajos (unas pocas ppm – partes por millón) en todas las rocas, suelo, agua, plantas y animales (incluidos los humanos). El uranio también se encuentra en el agua de mar, y se puede recuperar del agua del océano. Pero solo unos pocos de los minerales de uranio conocidos contienen suficiente uranio (más del 0,1%) para extraerlos comercialmente. Se producen concentraciones significativas de uranio en algunas sustancias como la uraninita (el mineral de uranio más común), los depósitos de roca fosfórica y otros minerales.
Fuente: www.luciteria.com
Propiedades mecánicas del Uranio
Resistencia del Uranio
En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original. La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas.
Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica).
Ver también: Resistencia de los materiales
Resistencia máxima a la tracción del Uranio
La resistencia máxima a la tracción del uranio es de 390 MPa.
Límite de elastacidad de Uranio
El límite elástico del uranio es 190 MPa.
Módulo de Young del Uranio
El módulo de Young del uranio es 190 MPa.
Dureza del Uranio
En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la indentación de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La prueba de dureza Brinell es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para las pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.
La dureza Brinell del uranio es de aproximadamente 2400 MPa.
El método de prueba de dureza Vickers fue desarrollado por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de materiales. El método de prueba de dureza Vickers también se puede utilizar como método de prueba de microdureza , que se utiliza principalmente para piezas pequeñas, secciones delgadas o trabajos de profundidad de caja.
La dureza Vickers del uranio es de aproximadamente 1960 MPa.
La dureza al rayado es la medida de la resistencia de una muestra a la deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. La escala más común para esta prueba cualitativa es la escala de Mohs , que se utiliza en mineralogía. La escala de dureza mineral de Mohs se basa en la capacidad de una muestra natural de mineral para rayar visiblemente otro mineral.
El uranio tiene una dureza de aproximadamente 6.
Ver también: dureza de materiales
Uranio – Estructura cristalina
Una posible estructura cristalina del uranio es la estructura ortorrómbica .
En los metales, y en muchos otros sólidos, los átomos están dispuestos en matrices regulares llamadas cristales. Una red de cristal es un patrón repetitivo de puntos matemáticos que se extiende por todo el espacio. Las fuerzas de los enlaces químicos provocan esta repetición. Es este patrón repetido el que controla propiedades como resistencia, ductilidad, densidad, conductividad (propiedad de conducir o transmitir calor, electricidad, etc.) y forma. Hay 14 tipos generales de patrones conocidos como celosías de Bravais.
Ver también: Estructura cristalina de materiales
Estructura cristalina del uranio
Resistencia de los elementos
Elasticidad de los elementos
Dureza de los elementos
Propiedades térmicas del Uranio
Uranio: punto de fusión y punto de ebullición
Punto de uranio de fusión es de 1132 ° C .
Punto de uranio de ebullición es 4131 ° C .
Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.
Uranio – Conductividad térmica
La conductividad térmica del uranio es 27 W / (m · K).
Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada conductividad térmica , k (o λ), medida en W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por conducción . Tenga en cuenta que la ley de Fourier se aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.
Coeficiente de expansión térmica del Uranio
El coeficiente de expansión térmica lineal del uranio es 13,9 µm / (m · K)
La expansión térmica es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en longitud o volumen por cambio de temperatura unitario.
Uranio: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización
El calor específico de uranio es 0,12 J / g K .
La capacidad calorífica es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno como una propiedad intensiva, la capacidad calorífica se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.
El calor latente de fusión del uranio es 8,52 kJ / mol .
El calor latente de vaporización del uranio es 417 kJ / mol .
El calor latente es la cantidad de calor que se agrega o se elimina de una sustancia para producir un cambio de fase. Esta energía rompe las fuerzas de atracción intermoleculares y también debe proporcionar la energía necesaria para expandir el gas (el trabajo pΔV ). Cuando se agrega calor latente, no se produce ningún cambio de temperatura. La entalpía de vaporización es función de la presión a la que tiene lugar esa transformación.
Punto de fusión de los elementos
Conductividad térmica de los elementos
Expansión térmica de elementos
Capacidad calorífica de los elementos
Calor de fusión de elementos
Calor de vaporización de elementos
Uranio – Resistividad eléctrica – Susceptibilidad magnética
La propiedad eléctrica se refiere a la respuesta de un material a un campo eléctrico aplicado. Una de las principales características de los materiales es su capacidad (o falta de capacidad) para conducir corriente eléctrica. De hecho, los materiales se clasifican según esta propiedad, es decir, se dividen en conductores, semiconductores y no conductores.
Ver también: Propiedades eléctricas
La propiedad magnética se refiere a la respuesta de un material a un campo magnético aplicado . Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material son una consecuencia de las interacciones entre un campo magnético externo y los momentos dipolares magnéticos de los átomos constituyentes . Los diferentes materiales reaccionan a la aplicación del campo magnético de manera diferente .
Ver también: Propiedades magnéticas
Resistividad eléctrica del Uranio
La resistividad eléctrica del uranio es 280 nΩ⋅m .
La conductividad eléctrica y su inversa, la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el uranio conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.
Susceptibilidad magnética del Uranio
Susceptibilidad magnética de uranio es N / A .
En electromagnetismo, la susceptibilidad magnética es la medida de la magnetización de una sustancia. La susceptibilidad magnética es un factor de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización del uranio en respuesta a un campo magnético aplicado.
Resistividad eléctrica de elementos
Susceptibilidad magnética de elementos
Otras propiedades del Uranio
