Uranium semulajadi
Gambaran keseluruhan
Uranium semulajadi boleh digunakan untuk bahan bakar kedua-dua reaktor nuklear rendah dan berkuasa tinggi. Secara bersejarah, reaktor termodulat grafit dan reaktor sederhana yang sederhana telah dibakar dengan uranium semula jadi dalam bentuk seramik logam tulen (U) atau uranium dioksida (UO2). Walau bagaimanapun, bahan api eksperimen dengan uranium trioksida (UO3) dan triuranium oktaoksida, (U3O8) telah menunjukkan janji.
0.72% uranium-235 tidak mencukupi untuk menghasilkan tindak balas rantai kritikal yang menopang dalam reaktor air ringan atau senjata nuklear; aplikasi ini mesti menggunakan uranium yang diperkaya. Senjata nuklear mengambil kepekatan 90% uranium-235, dan reaktor air ringan memerlukan kepekatan kira-kira 3% uranium-235. Uranium semula jadi yang tidak disengajakan adalah bahan api yang sesuai untuk reaktor air berat, seperti reaktor CANDU.
Pada masa-masa yang jarang berlaku, lebih awal dalam sejarah geologi apabila uranium-235 lebih banyak, bijih uranium didapati secara semula jadi terlibat dalam pembelahan, membentuk reaktor pembelahan nuklear semulajadi. Uranium-235 melancarkan pada kadar yang lebih cepat (separuh hayat 700 juta tahun) berbanding dengan uranium-238, yang melemahkan sangat perlahan (separuh hayat 4.5 bilion tahun). Oleh itu, satu bilion tahun yang lalu, terdapat lebih daripada dua kali ganda uranium-235 berbanding sekarang.
Semasa Projek Manhattan, nama Tuballoy digunakan untuk merujuk kepada uranium semulajadi dalam keadaan halus; Istilah ini masih digunakan sekali-sekala. Uranium juga diberi nama "X-Metal" semasa Perang Dunia II. Begitu juga, uranium yang diperkaya disebut sebagai Oralloy (aloi Oak Ridge), dan uranium hancur dirujuk sebagai Depletalloy (aloi habis).
Koleksi komersil uranium yang terdapat dalam air laut. Satu tan air laut mengandungi kira-kira 3 mg (purata kepekatan 3 ppb) uranium secara purata, dan jumlah uranium dalam air laut dikatakan kira-kira 4.5 bilion tan. Ini jauh lebih banyak daripada anggaran rizab bijih uranium yang ada di dalam tanah, dan jika pengekstrakan mungkin secara ekonomi, keadaan bahan mentah uranium akan banyak berubah, dan penyelidikan bermula di setiap negara pada tahun 1960-an. . Walau bagaimanapun, terdapat beberapa masalah dengan koleksi ini. Masalah terbesar adalah bahawa sejumlah besar air laut mesti dirawat kerana kepekatan uranium sangat cair. Dalam air laut, uranium menggabungkan dengan karbon dioksida untuk membentuk garam kompleks yang stabil yang dikenali sebagai uranyl carbonate, tetapi uranyl karbonat secara kimia stabil dan sukar untuk mengeluarkan uranium sebagai bahan mudah.
Contoh kaedah persampelan termasuk pengekstrakan pelarut, pengangkut bersama, pengapungan, penjerapan, dan penggunaan bahan biologi. Daripada jumlah ini, penjerapan adalah yang paling mungkin di industri. Dalam kaedah penjerapan, uranium diserap dengan membawa air laut ke dalam hubungan dengan penjerap (seperti asid titanik). Uranium ini diserap dengan karbonat seperti natrium bikarbonat, dan uranium diperolehi oleh pertukaran ion atau pengapungan ion ke kepekatan kira-kira 2000 hingga 3000 ppm. Selepas itu, ia boleh dirawat dengan cara yang sama seperti bijih uranium. Di Jepun, Agensi Sumber dan Tenaga Kementerian Perdagangan Antarabangsa dan Industri memulakan penyelidikan asas dengan Agensi Logam pada tahun 1975, membina sebuah loji perintis menggunakan kaedah penjerapan pada tahun 1983, dan menjalankan ujian operasi pada tahun 1984.