Esafluoruro di uranio

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Esafluoruro di uranio
formula di struttura
Modello molecolare dell'esafluoruro di uranio
Nome IUPAC
esafluoruro di uranio
Nomi alternativi
HEX
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare UF6
Peso formula (u) 352,02
Aspetto solido incolore-grigio
Numero CAS [7783-81-5]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 5,09
Solubilità in acqua decomposiz.
Temperatura di fusione 64,8 °C (338 K) a ~1,5 atm
Temperatura di ebollizione 56,5 °C (329,7 K), sublima
Tensione di vapore (Pa) a 298 K 16,7
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −2317
S0m(J·K−1mol−1) 228
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta tossico a lungo termine pericoloso per l'ambiente

pericolo

Frasi H 330 - 300 - 373 - 411
Consigli P ---[1]

L'esafluoruro di uranio (UF6) è un composto impiegato nei processi di arricchimento dell'uranio per la produzione di combustibile nucleare e armi nucleari. A temperatura ambiente si presenta come un solido cristallino da incolore a grigio (evapora a 20 °C); è altamente tossico e reagisce violentemente con l'acqua, svolge inoltre un'azione corrosiva su molti metalli. Viene ottenuto a partire dal minerale di uranio ricco in U3O8 per dissoluzione in acido nitrico a dare nitrato di uranile UO2(NO3)2. Questi viene purificato per estrazione con solvente organico e trattato con ammoniaca a dare il diuranato di ammonio. Per riduzione con idrogeno questi viene convertito in diossido di uranio UO2, convertito successivamente in tetrafluoruro di uranio UF4 e infine ossidato a esafluoruro di uranio per reazione con fluoro.

La sua molecola ha geometria ottaedrica, l'atomo di uranio è circondato da sei atomi di fluoro. Chimicamente è un acido di Lewis e un ossidante, capace di formare complessi con altri fluoruri.

Applicazioni nel ciclo del combustibile nucleare[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Ciclo del combustibile nucleare#Conversione dell'uranio.
Esafluoruro di uranio

La molecola di UF6 viene utilizzata in entrambi i principali metodi usati per l'arricchimento dell'uranio, la diffusione gassosa e il metodo della centrifuga a gas, perché ha un punto triplo a 64,05 °C (147 °F, 337 Kelvin) a una pressione lievemente superiore a quella atmosferica normale. Il fluoro ha un unico isotopo stabile in natura, dunque gli isotopologi dell'UF6 differiscono nel loro peso molecolare dipendendo soltanto dal peso atomico dell'isotopo di uranio presente nella molecola.[2]

Tutti gli altri fluoruri di uranio sono solidi non volatili che sono vari tipi di polimero di coordinazione.

Nell'industria nucleare, il processo di diffusione gassosa richiede circa 60 volte più energia rispetto al processo della centrifuga di gas; anche così, questo è soltanto il 4% dell'energia che può essere prodotta dall'uranio arricchito che si ottiene.

In aggiunta al suo utilizzo nell'arricchimento (aumento della concentrazione di un certo istopo dell'uranio), l'esafluoruro di uranio è stato utilizzando nel metodi di riprocessamento avanzato del combustibile nucleare (volatilità del fluoruro) che venne sviluppato nella Repubblica Ceca. In questo processo, utilizzato nell'ossido del combustibile nucleare, lo si mescola con gas di fluoro per formare una miscela di fluoruri. Questo viene in seguito distillato per separare le diversi classi di materiale.

Stoccaggio in cilindri contenenti DUF6 gassoso[modifica | modifica wikitesto]

Cilindro contenente UF6
Cilindro da 14-ton di UF6, danneggiato. L'incidente ha provocato un morto e dozzine di persone lesionate. Sono state rilasciate circa 29.500 libbre di materiale lievemente radioattivo. Anno 1986.

Circa il 95% dell'uranio impoverito prodotto fino ad oggi viene immagazzinato come esafluoruro d'uranio depleto, DUF6, in cilindri d'acciaio in spazi all'aperto vicini agli impianti di arricchimento. Ogni cilindro contiene circa 12,7 tonnellate (14 US tons) di UF6 solido. Soltanto negli U. S.A., sono presenti 560.000 tonnellate di UF6 depleto, che erano state accuratamente conteggiate nel 1993. Nel 2005, 686.500 tonnellate, contenute in 57.122 cilindri di stoccaggio vennero localizzate nei pressi di Portsmouth (Ohio), Oak Ridge (Tennessee), e Paducah (Kentucky).[3][4] La necessità di mantenere uno stoccaggio a lungo termine del DUF6 presenta rischi ambientali, sanitari, e di sicurezza in generale a causa della sua instabilità chimica. Quando l'UF6 viene esposto all'aria umida, esso reagisce con l'acqua atmosferica per produrre UO2F2 (fluoruro di uranile) e HF (fluoruro di idrogeno), che hanno la caratteristica in comune di essere tossici e altamente solubili in acqua (e nei liquidi biologici). I cilindri di stoccaggio devono essere ispezionati regolarmente alla ricerca di segni di corrosione e di perdite. Il tempo di resistenza media dei cilindri di acciaio che contengono l'esafluoruro di uranio è stato stimato in decadi mentre il tempo di dimezzamento dei vari isotopi dell'uranio è superiore alle decine di migliaia di anni.[5]

Incidenti con l'esafluoruro d'uranio[modifica | modifica wikitesto]

Si sono verificati diversi incidenti che coinvolgevano l'esafluoruro d'uranio negli Stati Uniti .[6][7] Il governo statunitense ha convertito quantitativi di DUF6 in ossido di uranio solido per lo smaltimento.[8] Lo smaltimento dei bidoni di DUF6 negli Stati Uniti potrebbe costare tra 15 e 450 milioni di dollari.[9]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ scheda dell'esafluoruro di uranio su IFA-GESTIS
  2. ^ Uranium Enrichment and the Gaseous Diffusion Process, USEC Inc. URL consultato il 24 settembre 2007.
  3. ^ How much depleted uranium hexafluoride is stored in the United States? in Depleted UF6 FAQs, Argonne National Laboratory.
  4. ^ Documents
  5. ^ What is DUF6? Is it dangerous and what should we do with it?, Institute for Energy and Environmental Research, 24 settembre 2007.
  6. ^ Have there been accidents involving uranium hexafluoride? in Depleted UF6 FAQs, Argonne National Laboratory.
  7. ^ Uranium Hexafluoride (UF6) Tailings: Characteristics, Transport and Storage at the Siberian Chemical Combine (Sibkhimkombinat) Tomsk (briefing note), Large and Associates, 5 novembre 2005. URL consultato il 24 settembre 2007.
  8. ^ What is going to happen to the uranium hexafluoride stored in the United States? in Depleted UF6 FAQs, Argonne National Laboratory.
  9. ^ Are there any currently-operating disposal facilities that can accept all of the depleted uranium oxide that would be generated from conversion of DOE's depleted UF6 inventory? in Depleted UF6 FAQs, Argonne National Laboratory.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]