Urânio-238 (U-238)

Os 99 % que ficam para trás

O enriquecimento concentra o urânio 235 de 0,72 % para uma pequena percentagem. O que sai do outro extremo da cascata é um urânio mais pobre do que no início — o urânio empobrecido, cerca de 0,2 %.

A proporção é implacável. Produzir um quilograma de combustível deixa cerca de sete quilogramas de urânio empobrecido, e as instalações de enriquecimento funcionam desde os anos quarenta.

Há centenas de milhares de toneladas armazenadas, sobretudo como hexafluoreto de urânio em contentores de aço sobre plataformas de betão.

⚠️ Não é um resíduo no sentido regulamentar — tem usos e poderia voltar a ser usado — mas há muito mais do que quem quer que seja precisa.

É ligeiramente menos radioativo do que o urânio natural, já que o enriquecimento retirou o isótopo mais ativo. O perigo que apresenta é químico: o urânio é um metal pesado, tóxico para o rim tal como o chumbo.

Porque é que os exércitos o usam

O urânio empobrecido pesa 19,1 gramas por centímetro cúbico, quase o dobro do chumbo e comparável ao tungsténio. Para um penetrador cinético — uma seta disparada para atravessar uma blindagem apenas pela sua quantidade de movimento — a densidade é tudo.

Tem além disso uma propriedade que o tungsténio não tem. No impacto, o tungsténio deforma-se e embota; o urânio cisalha nos bordos e mantém-se afiado. O termo técnico é cisalhamento adiabático, e significa que o penetrador continua a cortar em vez de se achatar.

É também pirofórico, pelo que os fragmentos ardem no impacto.

⚠️ A controvérsia é real mas costuma apontar mal. A radioatividade do urânio empobrecido é baixa; as preocupações expressas pela OMS referem-se ao pó inalado após um impacto e à toxicidade do metal pesado no terreno. Saber se é responsável pelas doenças que lhe são atribuídas depois das guerras do Golfo e dos Balcãs continua em discussão, e a epidemiologia não o resolveu.

Como datou a Terra

O urânio 238 transforma-se em chumbo 206 em catorze passos, com um período global de 4 468 milhões de anos — próximo o suficiente da idade do sistema solar para que reste uma fração útil.

O urânio 235 transforma-se em chumbo 207 com um período de 704 milhões de anos. Duas cadeias, dois relógios, na mesma rocha.

É essa redundância que torna o método fiável. Se ambos derem a mesma idade, a amostra não perdeu nem ganhou chumbo, e o resultado é credível.

Clair Patterson usou-o em 1956 sobre o meteorito do Canyon Diablo, partindo do princípio de que os meteoritos se formaram ao mesmo tempo que a Terra e não foram perturbados desde então. Obteve 4 550 milhões de anos.

⚠️ Consegui-lo exigiu inventar a sala limpa moderna. Patterson encontrava as suas amostras afogadas em chumbo ambiente — e seguir essa contaminação até à origem levou-o à gasolina com chumbo, e com o tempo à sua proibição.

Fértil, não físsil

O urânio 238 não sustenta uma reação em cadeia. Mas absorve neutrões, e aquilo em que se transforma depois, sim.

U-238  +  n   →   U-239   →   Np-239   →   Pu-239

As duas desintegrações demoram cerca de dois dias, e mais dois. O plutónio 239 é físsil, pelo que arde no mesmo reator que o fabricou.

Isto acontece em qualquer reator de urânio, continuamente. No fim de um ciclo, cerca de um terço da energia produzida vem do plutónio criado ali mesmo e não do urânio 235 carregado no início.

⚠️ Um reator reprodutor é concebido para fabricar mais material físsil do que consome, rodeando o núcleo de um manto de urânio 238. Em princípio transforma os 99 % em combustível. Na prática os programas foram lentos e caros, e a maior parte do urânio empobrecido continua sobre plataformas de betão.

A cadeia até ao chumbo

A cadeia do urânio 238 é a mais longa das três séries naturais, e passa por nomes conhecidos.

U-238  →  Th-234  →  Pa-234  →  U-234  →  Th-230
       →  Ra-226  →  Rn-222  →  ...  →  Pb-206

O rádio 226 está nela — o isótopo que Marie Curie isolou, e o que se extraía na Urgeiriça antes de o urânio valer alguma coisa. O radão 222 também, esse gás que sobe do granito para as caves do norte e constitui a segunda causa de cancro do pulmão.

Cada um está presente no minério de urânio em proporção ao seu período, o que explica que a extração e o tratamento deixem resíduos perigosos muito depois de o urânio ter sido levado. Os antigos couros mineiros da Beira Alta continuam sob monitorização por esse motivo.