Come si produce?
In natura l’elemento Uranio (numero atomico 92) si ritrova sottoforma di 3 isotopi principali:
- U-238 con abbondanza pari al 99,275% e tempo di dimezzamento 4,5 miliardi di anni;
- U-235 con abbondanza pari allo 0,72% e tempo di dimezzamento 0,7 miliardi di anni;
- U-234 con abbondanza pari allo 0,005% e tempo di dimezzamento 0,25 milioni di anni.
Tutti sono dunque radioisotopi, ovvero decadono emettendo radiazioni ionizzanti, in particolare particelle alfa. L’U-238 è il capostipite di una delle serie di radionuclidi naturali di cui fa parte anche l’U-234 e tra gli altri anche il più noto gas Radon (Rn-222). Anche l’U-235 è il capostipite di una serie di radionuclidi naturali. Visti i tempi di dimezzamento dei radionuclidi capostipiti, confrontati con l’età del nostro pianeta si parla di serie in equilibrio secolare, ovvero tutti i radionuclidi delle catene sono in equilibrio (in termini di radioattività) con il loro capostipite. Questo a meno di intervenire fisicamente o chimicamente per spezzare le catene in uno o più punti.
Per produrre combustibile nucleare a partire dall’Uranio naturale non è sufficiente la quantità di U-235 che si trova in natura (0,72%) e che costituisce la componente fissile del combustibile stesso. È necessario pertanto un processo detto di arricchimento del combustibile, dove la componente di U-235 viene gradualmente aumentata fino a frazioni attorno al 3,5% circa: il prodotto viene chiamato Uranio arricchito.
L’Uranio impoverito (detto anche Uranio depleto) è un sottoprodotto di questo processo di arricchimento dove risulta in concentrazione minore la frazione di U-235 (0,3% circa). Anche la frazione di U-234 si concentra maggiormente nel combustibile, il che porta ad una parziale rottura dell’equilibrio di catena sopra citato.
Dopo decenni di arricchimento dell’Uranio per produrre combustibile nucleare o testate missilistiche si ha una grande disponibilità di questo elemento (basti pensare che da 1 kg di uranio naturale si ottengono circa 80 g di Uranio arricchito con la restante parte di Uranio impoverito). Ad oggi le principali riserve mondiali di Uranio impoverito sono in USA e Russia.
Applicazioni civili
Data la sua elevata densità, un costo relativamente basso rispetto ad altri metalli con caratteristiche simili, dato dalla notevole abbondanza dopo decenni di accumulo nei depositi di materiale radioattivo, l’Uranio impoverito viene impiegato in ambito civile per applicazioni aerospaziali e navali come ad esempio negli alettoni degli aerei o nelle chiglie degli yacht.
La sua elevata densità (circa 19 g/cm3) lo rende un buon materiale per schermare le radiazioni ionizzanti, specialmente le radiazioni X e gamma. L’Uranio impoverito viene per questo impiegato come materiale per la costruzione di contenitori per il trasporto di sorgenti radioattive (che riportano la dicitura B(U)) o di schermature per macchinari fissi contenenti sorgenti radioattive usate in industria o in medicina.
Applicazioni militari
Le stesse caratteristiche di buon materiale per impieghi civili (alta densità ed elevata disponibilità a basso costo) rendono l’Uranio impoverito interessante anche dal punto di vista militare. Inoltre è un materiale dalle proprietà piroforiche (si incendia spontaneamente se sottoposto a opportune sollecitazioni) e per questo trova ampio utilizzo nella fabbricazione di proiettili e missili anticarro. Quando il proiettile impatta sul bersaglio la maggior parte dell’Uranio esplode in frammenti incandescenti che possono arrivare anche a 3000 °C fornendo a questi proiettili un elevata capacità di penetrazione.
Proiettili e missili all’Uranio impoverito sono stati impiegati per la prima volta da parte dell’esercito americano durante la prima guerra del Golfo e in misura minore durante la seconda Guerra del Golfo. Questo tipo di armi è stato impiegato anche nella guerra in Bosnia-Erzegovina e nella guerra del Kosovo.
Effetti sulla salute
L’Uranio impoverito è costituito per la maggior parte da U-238, che decade emettendo radiazioni alfa (e gamma di bassa energia) per cui il rischio da irraggiamento esterno è pressoché trascurabile, basta infatti maneggiarlo con dei guanti ed evitare il contatto diretto con la pelle (la radiazione alfa viene infatti efficacemente schermata dagli indumenti e nel caso di cute scoperta dal primo strato di pelle morta che tutti noi abbiamo all’esterno del corpo). Inoltre la componente U-234, uno dei figli presenti nella catena di decadimento del U-238, durante il processo di arricchimento del combustibile viene concentrata insieme al U-235 (dato che il loro numero di massa differisce di poco) e la catena viene rotta. Pertanto tutti i radionuclidi figli del U-238 normalmente presenti in natura risulteranno in concentrazione inferiore nell’Uranio impoverito; da ciò ne deriva anche una minore radio tossicità dell’elemento stesso.
Il rischio maggiore associato alla manipolazione dell’Uranio impoverito è la contaminazione interna all’organismo che può avvenire per ingestione di cibi o bevande contaminati, inalazione di polveri sottili sospese in atmosfera e attraverso il contatto con ferite aperte di schegge o proiettili. I radionuclidi che decadono emettendo radiazioni alfa hanno un effetto più efficace se introdotte all’interno del corpo, riuscendo a depositare la loro energia direttamente nei tessuti vivi. Ciononostante non è la radioattività la principale causa di effetti nocivi per il corpo umano dovuti all’Uranio impoverito: il nostro organismo infatti è da sempre abituato ad assorbire attraverso l’alimentazione (cibi e bevande) piccole quantità di Uranio naturale (senza considerare che l’Uranio naturale si porta con se tutti i suoi figli). Da ciò ne deriva un’efficace capacità biologica di smaltimento dell’elemento Uranio (sottoforma di molecole) attraverso reni e fegato ed escreto grazie a urina e feci.
Nel breve termine, in seguito a una prolungata esposizione all’Uranio impoverito e a contaminazione interna, i danni principali sono legati alla tossicità chimica dell’elemento (come accade per Piombo e Tungsteno ad esempio) e a quella che viene definita intossicazione acuta.
Riferimenti:
- Isotope Browser – IAEA Nuclear Data Section
- “Properties, use and health effects od depleted uranium (DU): a general overview”, IAEA, Department of Nuclear Science and Applications, 2002
- “Management of Depleted Uranium Used as Shielding in Disused Radiation Devices”, IAEA Nuclear Energy Series, 2023
- “Radioprotezione avanzata – Radionuclidi e acceleratori di elettroni fino a 10 MeV”, CISU, 2014
Nucleare e Ragione 