uraniumdioxid

Uraniumdioxid, ofte kaldet uranoxid og kemisk formel UO2, er en fast, keramisk forbindelse af uran i oxidationstal +4. Den udgør den primære brændselskomponent i de fleste kernekraftværker og fremstilles normalt fra uranholdige råstoffer gennem flere behandlingstrin. Uraniumdioxid findes ikke frit i naturen; den produceres via omdannelse af uranoxidmineraler og videre forarbejdning af såkaldt yellowcake til brændstof.

Fremstilling og anvendelse

Uraniumdioxid fremstilles typisk ved reduktion af U3O8 eller UO3 til UO2. Processen sker ofte ved høj temperatur i nærvær af brændstofreduktionsgasser som hydrogen eller kulilte. I kernebrændselsindustrien bruges UO2 i form af små keramiske pellets, som sættes i brændrør og samles i brændstoftanke i reaktorer. Den naturlige sammensætning af uranudium består hovedsageligt af U-238 med en mindre andel U-235; ved brug i letvandsreaktorer øges koncentrationen af U-235 gennem en række forarbejdningsskridt til en beriget form.

Egenskaber

UO2 har høj densitet og et meget højt smeltepunkt, omkring 2.900 °C, hvilket gør materialet velegnet som stabilt brændstof ved krævende reaktorforskyninger. Det er relativt kemisk stabilt og uopløseligt i vand, men reagerer under særlige forhold med stærke syrer. Under drift i en reaktor ændrer UO2-strukturen sig på grund af udnyttelse og dannelse af fissionsprodukter samt plutoniumproduktion fra U-238 gennem neutronfangst.

Sikkerhed og miljø

Uraniumdioxid er radioaktivt og kræver streng regulatorisk kontrol og sikkerhedsforanstaltninger. Langtidsholdbart håndtering og opbevaring af brugt brændsel er nødvendigt for at beskytte mod stråling og spredning af materiale.