ยูเรเนียม

ยูเรเนียมเป็นธาตุชนิดหนึ่งในตารางธาตุ มีสัญลักษณ์ U มีเลขอะตอม 92 เป็นโลหะหนัก มีสีขาวเงิน มีกัมมันตภาพรังสีโดยธรรมชาติ ยูเรเนียมเป็นธาตุในอนุกรม actinide มีไอโซโทป 235U และ 233U ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูและระเบิดนิวเคลียร์ ส่วน Depleted uranium ที่มีไอโซโทป 238U เป็นหลัก ใช้เป็นอาวุธในการเจาะทำลายและทำแผ่นเกราะ (armor plate)
โลหะยูเรเนียม
หัวกระสุน Depleted uranium
เครื่องแก้วผสมยูเรเนียม

คุณสมบัติ

ยูเรเนียมบริสุทธิ์มีสีขาวเงิน เป็นโลหะที่มีกัมมันตภาพรังสีอ่อน มีความแข็งน้อยกว่าเหล็กเล็กน้อย มีความอ่อนตัว บิดงอได้ มีความเป็นแม่เหล็กเล็กน้อย โลหะยูเรเนียมมีความหนาแน่นสูงมาก โดยมีความหนาแน่นมากกว่าตะกั่ว 65% แต่มีความหนาแน่นน้อยกว่าทอง เมื่อโลหะยูเรเนียมถูกอากาศจะทำปฏิกิริยากับน้ำ ทำให้เกิดยูเรเนียมออกไซด์ ยูเรเนียมสกัดออกมาจากแร่โดยวิธีเคมี ทำให้อยู่ในรูป uranium dioxide หรือสารประกอบรูปอื่นเพื่อนำมาใช้ทางอุตสาหกรรม

โลหะยูเรเนียมธรรมชาติ ประกอบด้วย U-235 ประมาณ 0.71%, U-238 ประมาณ 99.28%, และ U-234 ประมาณ 0.0054% การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม (enriched uranium) ใช้กระบวนการแยกไอโซโทป (isotope separation) เพื่อเพิ่มสัดส่วนหรือความเข้มข้นของไอโซโทป U-235 สำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ หรืออาวุธนิวเคลียร์ ส่วนที่เหลืออยู่เรียกว่า depleted uranium จะมี U-235 เหลืออยู่ 0.2% ถึง 0.4% เนื่องจากยูเรเนียมธรรมชาติมีสัดส่วนของ U-235 น้อยอยู่แล้ว กระบวนการเสริมสมรรถนะ (enrichment) จึงทำให้มี depleted uranium จำนวนมาก ตัวอย่างเช่น การผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ (enriched uranium) 5% จำนวน 1 กิโลกรัม ต้องใช้ยูเรนียมธรรมชาติ 11.8 กิโลกรัม ทำให้มี depleted uranium ที่มี U-235 อยู่ 0.3% จำนวน 10.8 กิโลกรัม

ยูเรเนียมธรรมชาติมี 2 ไอโซโทปหลัก ได้แก่ U-235 และ U-238 และมีไอโซโทป U-234 ที่เกิดจากการสลายตัวของ U-238 อีกเล็กน้อย ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะที่มี U-235 สูงขึ้น มีความสำคัญสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงผลิตพลังงาน ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ เนื่องจากเป็นไอโซโทปธรรมชาติที่เรียกว่า ฟิชไซส์ (fissile) ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาฟิชชันได้ (fissionable) ด้วยนิวตรอนพลังงานต่ำหรือเทอร์มัลนิวตรอน (thermal neutrons) U-238 มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจาก U-238 ที่ดูดกลืนนิวตรอนแล้วจะกลายเป็นไอโซโทปรังสีที่สลายตัวไปเป็นพลูโตเนียม-239 (Pu-239) ซึ่งเป็นวัสดุฟิชไซส์เช่นกัน

ยูเรเนียม-233 (U-233) เป็นวัสดุฟิชไซส์ โดยเป็นไอโซโทปที่เกิดจากการยิงทอเรียม-232 (Th-232) ด้วยนิวตรอน
ยูเรเนียมเป็นธาตุแรกที่พบว่าเป็นฟิชไซส์ โดยการยิงด้วยนิวตรอนพลังงานต่ำ ไอโซโทปยูเรเนียม-235 จะกลายเป็น ยูเรเนียม-236 ในเวลาสั้นๆ จากนั้นจะแตกออกเป็นสองส่วน กลายเป็น 2 นิวเคลียสที่เล็กลง พร้อมทั้งปลดปล่อยพลังงานและนิวตรอนจำนวนมากขึ้นออกมา เรียกว่าปฏิกิริยาฟิชชัน (fission) นิวตรอนที่ปล่อยออกมาจะถูก U-235 นิวเคลียสอื่นดูดกลืนและเกิดฟิชชันเพิ่มขึ้น กลายเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่อเนื่อง ถ้าไม่มีการดูดจับนิวตรอนออกไป เพื่อควบคุมให้เกิดปฏิกิริยาลดลง ก็จะเกิดการระเบิดขึ้น ระเบิดปรมาณูลูกแรกทำงานด้วยหลักการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ส่วนอาวุธนิวเคลียร์ (nuclear weapon) เป็นชื่อที่ใช้เรียกโดยรวมทั้งระเบิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันและระเบิดไฮโดรเจน ที่เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

 
แร่ยูเรเนียม
 
เค้กเหลือง

การใช้ประโยชน์

ก่อนที่จะมีการค้นพบรังสี ยูเรเนียมถูกใช้ผสมลงไปเล็กน้อยในแก้วและสีเคลือบเซรามิกส์ เรียกว่า แก้วยูเรเนียม (uranium glass) และ Fiestaware มีการใช้ในสารเคมีที่ใช้ถ่ายรูป ได้แก่ uranium nitrate ใช้ทำไส้หลอดไฟฟ้า ใช้ในสีย้อมของอุตสาหกรรมเครื่องหนังและไม้ ใช้เกลือยูเรเนียมผสมในสีย้อมไหมและขนสัตว์ นอกจากนั้นยังใช้ในการตกแต่งฟันปลอม

หลังจากที่มีการค้นพบรังสีจากยูเรเนียมจึงมีการใช้ยูเรเนยีมในงานค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นมา
หลังจากที่มีการค้นพบปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันในปี 1939 ยูเรเนียมก็มีความสำคัญมากขึ้นในการพัฒนาเพื่อใช้พลังงานนิวเคลียร์ ระเบิดปรมาณูลูกแรกที่ใช้ในสงครามนั้นเป็นระเบิดยูเรเนียม ซึ่งตัวระเบิดมีไอโซโทป U-235 เพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่อง และทำให้อะตอมของยูเรเนียมจำนวนมากเกิดฟิชชันในเวลาเพียงเสี้ยววินาที และปล่อยพลังงานออกมาเป็นลูกไฟ

ยูเรเนียมส่วนใหญ่ที่นำมาใช้ทางด้านพลเรือน คือใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยทั่วไปจะทำให้อยู่ในรูปของยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ (Enriched uranium) โดยผ่านกระบวนการที่ทำให้ระดับของ U-235 สูงกว่าธรรมชาติ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์โดยทั่วไป ใช้ยูเรเนียมที่มี U-235 เสริมสมรรถนะ 2–3% แต่ก็มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บางชนิดที่อออกแบบมาให้สามารถใช้เชื้อเพลิงที่เป็นยูเรเนียมธรรมชาติ ซึ่งมี U-235 ต่ำกว่า 1%ได้ ในเครื่องปฏิกรณ์แบบ breeder reactor U-238 จะถูกเปลี่ยนเป็นพลูโตเนียมได้ ส่วนเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ในเรือดำน้ำของกองทัพเรือ ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะที่มี U-235 สูงโดยค่าที่แน่นอนยังถือเป็นความลับ

ปัจจุบันการใช้ประโยชน์จากยูเรเนียมของกองทัพสหรัฐใช้เป็นอาวุธในการทะลุทะลวง (high-density penetrators) กระสุนที่ใช้จะบรรจุด้วยอัลลอยด์ที่มี depleted uranium ผสมด้วยธาตุอื่น1–2% กระสุนที่ใช้มีตั้งแต่ขนาด 20mm ในปืน Phalanx ของกองทัพเรือ สำหรับใช้ยิงเพื่อทำลายจรวด ไปจนถึงปืนขนาด 30mm ของเครื่องบิน A-10 และปืนขนาด 105mm ของรถถัง เมื่อยิงออกไปด้วยความเร็วสูง กระสุนที่มีความหนาแน่นสูง และมีความแข็ง จะเจาะทำลายเข้าไปในเป้าหมายขนาดใหญ่ได้ รถถังและยานเกราะบางแบบก็มีการเสริมความแข็งแรงด้วยแผ่น depleted uranium (DU) การใช้อาวุธ DU ทำให้เกิดการโต้แย้งกันทางด้านการเมืองและสิ่งแวดล้อม หลังจากที่สหรัฐ อังกฤษและประเทศอื่นๆ นำกระสุน DU มาใช้ในสงครามอ่าวเปอร์เซีย (Persian Gulf ) และสงครามบาลข่าน (Balkans)

การนำไปใช้ด้านอื่น:

  • U-238 มีครึ่งชีวิตที่ยาว (4.51 x 109 ปี) ทำให้นำมาใช้ในการหาอายุของหิน และหาอายุทางธรณีวิทยาโดยการวัดรังสี (radiometric dating) รวมทั้ง การหาอายุโดยเทคนิค การหาปริมาณยูเรเนียมต่อทอเรียม (uranium-thorium dating) และการหาอายุโดยหาปริมาณยูเรเนียมต่อตะกั่ว (uranium-lead dating)
  • มีการใช้ Uranyl acetate, UO2(CH3COO)2 ในงานด้านเคมีวิเคราะห์ โดยใช้ในรูปของเกลือโซเดียมที่ไม่ละลายน้ำ
  • ใช้โลหะยูเรเนียมเป็นเป้าของรังสีเอกซ์ เพื่อทำให้เกิดรังสีเอกซ์พลังงานสูง
  • U-238 มีมวลอะตอมสูงจึงเหมะสำหรับใช้ทำวัสดุป้องกันรังสี (radiation shielding)
  • เมื่อทำให้อยู่ในรูปอัลลอยด์กับเหล็ก เรียกว่า ferrouranium ซึ่งเป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติพิเศษ ทำให้เพิ่มความยืดหยุ่นและทนต่อแรงดึงมากขึ้น นำมาใช้ทำขั้ว cathode ในหลอด photoelectric ซึ่งมีความไวต่อรังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสีเหนือม่วง (ultraviolet radiation)
  • กัมมันตภาพที่แตกต่างกันของไอโซโทป U-234/U-238 สามารถใช้เป็นสารติดตามด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อหาที่มาของน้ำใต้ดินหรือน้ำพุธรรมชาติ
  • มีคุณสมบัติ deoxidiser มากกว่าวานาเดียมและดึงไนโตรเจนออกจาก (denitrogenise) เหล็ก
  • มีการใช้ในรูปอัลลอยด์เพื่อเพิ่มความแข็งของเหล็ก ในเหล็กกล้าทนความร้อนสูง (high speed steel)
  • Depleted uranium ซึ่งเป็นยูเรเนียมที่มี U-235 น้อยกว่า 0.2% นั้นมีความหนาแน่นสูง จึงมีการนำไปใช้ในการถ่วงน้ำหนักเพื่อรักษาสมดุลของเครื่องบินและจรวด และใช้ถ่วงให้เกิดความเฉื่อยในเข็มทิศ (gyroscopic compasses)
เหมืองแร่ยูเรเนียม
รถบรรทุกแร่ยูเรเนียม
โรงงงานสกัดแร่ยูเรเนียม

ความเป็นมา History

การใช้ยูเรเนียมซึ่งมีสารประกอบธรรมชาติในรูปออกไซด์นั้น สืบย้อนกลับไปได้อย่างน้อยคริสตศตวรรษที่ 7 โดยใช้ทำสีเหลืองในเครื่องเคลือบเซรามิกส์ มีการพบแก้วสีเหลืองที่มียูเรเนียมออกไซด์ 1% ใกล้กับเมืองเนเปิล ของอิตาลี และมีการพบอีกครั้งตอนต้นศตวรรษที่ 19 โดยพบว่ามียูเรเนียมที่เหมืองเงิน Hapsburg ที่ Joachimsthal ใน Bohemia ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมแก้วโดยส่วนผสมที่ใช้นั้นเก็บเป็นความลับ

ธาตุยูเรเนียมค้นพบในปี 1789 โดย Martin Heinrich Klaproth นักเคมีชาวเยอรมัน โดยพบยูเรเนียมในแร่ที่เรียกว่าพิชเบลน (pitchblende) และตั้งชื่อแร่ชนิดนี้ตามชื่อดาวยูเรนัส ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ และได้รับการค้นพบ 8 ปีก่อนหน้านั้นโดย William Herschel ยูเรเนียมถูกสกัดออกมาในรูปโลหะเป็นครั้งแรกในปี 1841 โดย Eugene-Melchior Peligot ในปี 1850 มีการพัฒนาโดยนำยูเรเนียมมาผสมในแก้วโดย Lloyd & Summerfield ที่เมือง Birmingham ประเทศอังกฤษ ในปี 1896 Henri Becquerel นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสพบว่า ยูเรเนียมมีกัมมันตภาพรังสีโดยเป็นการค้นพบกัมมันตภาพรังสีเป็นครั้งแรก

ในระหว่างที่มีโครงการแมนฮัตตันในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองนั้น ได้มีแผนการ Allied ในการพัฒนาระเบิดปรมาณูลูกแรก รัฐบาลสหรัฐได้กว้านซื้อยูเรเนียมจากทั่วโลก ในกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมให้อยู่ในระดับที่ต้องการนั้น ต้องใช้ยูเรเนียมจำนวนมาก ซึ่งในที่สุดก็ได้ปริมาณที่พอกับความต้องการ โดยส่วนใหญ่ได้มาจากสาธารณรัฐคองโก (Belgian Congo) เมื่อเสริมสมรรถนะแล้วจึงทำเป็นระเบิดปรมาณูและทิ้งลงที่เมืองฮิโรชิมา ประเทศญี่ปุ่นในปี 1945 อาวุธนิวเคลียร์อีกชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นมาในช่วงสงครามใช้พลูโตเนียม ที่ผลิตจากยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงในการเกิดฟิชชัน ในตอนแรกนั้นเชื่อกันว่ายูเรเนียมเป็นแร่ที่มีน้อย การแพร่ขยายของอาวุธนิวเคลียร์สามารถป้องกันได้ง่ายจากการตรวจสอบปริมาณการซื้อขายยูเรเนียม แต่ในช่วงสิบปีต่อมาได้มีการค้นพบยูเรเนียมเพิ่มขึ้นหลายแห่งทั่วโลก

ในระหว่างที่มีโครงการแมนฮัตตันนั้น มีการใช้ชื่อ tuballoy ในการเรียกยูเรเนียมธรรมชาติและใช้ชื่อ oralloy เรียกยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ในตอนแรกนั้นเพื่อรักษาความลับ แต่ต่อมาก็มีการใช้จนเป็นชื่อสามัญ นอกจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ในโครงการแมนฮัตตันยังใช้ชื่อ 25 สำหรับเรียก ยูเรเนียม-235 ด้วย ส่วน depleted uranium มีการใช้ชื่อ Q-metal, depletalloy, และ D-38 ซึ่งต่อมาได้เลิกใช้แล้ว

แบคทีเรียกับยูเรเนียม

มีผลงานวิจัยเมื่อไม่นานมานี้ที่แมนเชสเตอร์ที่แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียสามารถรีดิวซ์และตรึงยูเรเนียมไว้ได้

การเกิดของยูเรเนียม

แร่ยูเรเนียม
ยูเรเนียมเป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงที่สุดที่พบในธรรมชาติ มีปริมาณน้อยในหินทุกชนิด ในดินและน้ำ
ยูเรเนียมบนโลกมีมากกว่าพลวง (antimony) เบริลเลียม (beryllium) แคดเมียม ทอง ปรอท เงิน หรือทังสเตน โดยมีปริมาณใกล้เคียงกับสารหนูและโมลิบดีนัม ยูเรเนียมส่วนใหญ่พบในแร่ uraninite และพบได้ในแร่อีกหลายชนิดได้แก่ autunite, uranophane, torbernite, และ coffinite ยูเรเนียมมีความเข้มข้นสูงกว่าปกติในวัตถุบางอย่าง เช่น หินฟอสเฟต แร่ลิกไนต์ และทรายโมนาไซต์ซึ่งมียูเรเนียมสูงพอที่จะสกัดออกมาในเชิงพาณิชย์
การสลายตัวของยูเรเนียม ทอเรียมและโปแตสเซียม-40 คาดว่าเป็นแหล่งความร้อนหลักอย่างหนึ่งของเปลือกโลก ทำให้เปลือกที่หุ้มแกนโลกหลอมเหลวและพาความร้อนออกมาทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกชั้นนอก (plate tectonics)
แร่ยูเรเนียมในหินที่มีปริมาณยูเรเนียมมากพอที่จะสกัดออกมาอย่างคุ้มค่านั้น โดยทั่วไปจะมียูเรเนียมออกไซด์ 1-4 ปอนด์ต่อตัน หรือมียูเรเนียมออกไซด์ 0.05% - 0.20%

การผลิต

ยูเรเนียมที่มีความบริสุทธิ์ในระดับทางการค้าสามารถผลิตได้โดยการสกัดเกลือยูเรเนียม (uranium halides) ด้วยด่าง (alkali) ส่วนโลหะยูเรเนียมสามารถผลิตได้โดยการใช้ไฟฟ้า (electrolysis) ผ่านไปในสารละลายของ KUF5 หรือ UF4 ใน CaCl2 และ NaCl ยูเรเนียมบริสุทธิ์สูงสามารถผลิตได้โดยการใช้ความร้อนจากลวดไฟฟ้าสกัดออกมาจาก uranium halides
ในปี 2001 เจ้าของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของโรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ในสหรัฐ ซื้อยูเรเนียมทั้งจากในประเทศและตางประเทศรวม 21,300 ตัน ยูเรเนียมมีราคาเฉลี่ยอยู่ที่ 26.39 เหรียญสหรัฐต่อกิโลกรัม โดยลดลง 16% เมื่อเทียบกับปี 1998 ในปี 2001 สหรัฐผลิตยูเรเนียม 1,018 ตันจากเหมือง 7 แห่ง ทั้งหมดตั้งอยู่ฝั่งตะวันตกของแม่น้ำ Mississippi
การผลิตยูเรเนียมสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกมาก คาดว่าถ้าราคาเพิ่มขึ้นอีก 10 เท่า ปริมาณการผลิตยูเรเนียมสามารถเพิ่มขึ้นได้อีก 300 เท่า
การสำรวจและการผลิตยูเรเนียม

 
เค้กเหลืองจากการสกัดแร่ยูเรเนียม
 
เม็ดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
แหล่งแร่ยูเรเนียมมีกระจายอยู่ทั่วโลก โดยทั่วไปประเทศที่มีขนาดใหญ่จะมีแหล่งแร่ยูเรเนียมมากกว่า แหล่งแร่ยูเรเนียมที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือที่เหมือง Olympic Dam ประเทศออสเตรเลีย

ออสเตรเลียเป็นประเทศที่มีปริมาณยูเรเนียมสำรองมากที่สุด คิดเป็น 40% ของทั้งโลก ยูเรเนียมที่ผลิตได้ส่วนใหญ่จะส่งออก แต่ภายใต้ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency) รัฐบาลและประชาชนของออสเตรเลียจะต้องไม่ใช้ยูเรเนียมในการผลิตอาวุธนิวเคลียร์ ยูเรเนียมจากออสเตรเลียจึงใช้สำหรับการผลิตไฟฟ้าท่านั้น

ขณะที่ออสเตรเลียเป็นประเทศที่มีปริมาณยูเรเนียมสำรองมากที่สุด แต่แคนาดากลับเป็นประเทศที่ส่งออกยูเรเนียมมากที่สุด เหมืองที่ตั้งอยู่บนที่ราบ Athabasca ทางตอนเหนือของ Saskatchewan บริษัท Cameco ซึ่งดำเนินงานบนพื้นที่ 3 ตารางไมล์ เป็นผู้ผลิตยูเรเนียมราคาถูกและปริมาณมากที่สุดในโลก คิดเป็น 18% ของการผลิตทั้งโลก

การทำเหมืองยูเรเนียมในสหรัฐอยู่ในภาวะตกต่ำ เนื่องจากมีการนำวัสดุที่เคยใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ เปลี่ยนมาใช้เป็นเชื้อเพลิง ปริมาณสำรองของยูเรเนียมในอดีตประเทศสหภาพโซเวียต และการเริ่มการผลิตยูเรเนียมคุณภาพสูงของแคนาดา ล้วนมีผลต่อราคาของยูเรเนียม

สารประกอบยูเรเนียม

Uranium tetrafluoride (UF4) เป็นของแข็งสีเขียวหยก (emerald-green) เรียกว่า "green salt" เป็นสารประกอบที่อยู่ระหว่างกระบวนการผลิต uranium hexafluoride
Uranium hexafluoride (UF6) เป็นผลึกไม่มีสี จะระเหยเป็นไอเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 56.4 ?C UF6 เป็นสารประกอบยูเรเนียมที่ใช้ในกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม 2 แบบ คือ การเสริมสมรรถนะยูเรเนียมโดยการแพร่แก๊ส (gaseous diffusion enrichment) และการหมุนเหวี่ยงแก๊ส (gas centrifuge enrichment) ในทางอุตสาหกรรม เรียกชื่อง่ายๆ ว่า hex เป็นสารที่มีการกัดกร่อนสูง เกิดปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำและน้ำมัน

เค้กเหลือง (yellowcake) เป็นยูเรเนียมเข้มข้น ได้ชื่อมาจากลักษณะและสีในขณะที่อยู่ในกระบวนการผลิตในสมัยก่อน แต่โรงงงานสมัยใหม่ผลิต yellowcake โดยวิธีการเผาที่อุณหภูมิสูงทำให้ได้ออกมาเป็นสีเขียวอ่อนไปจนถึงสีดำ แต่เดิมยังไม่ทราบโครงสร้างของสารประกอบในเค้กเหลือง จนในปี 1970 องค์การเหมืองแร่ (Bureau of Mines) ของสหรัฐจึงสามารถหาได้ว่าส่วนที่ตกตะกอนสุดท้ายในกระบวนการนี้คือ ammonium diuranate หรือ sodium diuranate ขึ้นอยู่กับสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการ เค้กเหลืองยังมีสารประกอบในรูปอื่นอีก ได้แก่ uranyl hydroxide, uranyl sulfate, sodium para-uranate, และ uranyl peroxide รวมทั้งมี uranium oxides ด้วย เค้กเหลืองรุ่นใหม่ประกอบด้วย uranium oxide (U3O8) 70 ถึง 90% โดยน้ำหนัก และมี uranium oxides รูปแบบอื่น เช่น UO2 และ UO3

  • Uranium dioxide มีลักษณะเป็นผงของผลึก มีสีน้ำตาลเข้ม มีการนำมาใช้ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 จนถึงกลางศตวรรษที่ 19 โดยใช้ผสมในน้ำยาเคลือบเซรามิกส์ ปัจจุบันใช้ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เป็นส่วนใหญ่ โดยทำเป็นรูปของแท่งเชื้อเพลิง (fuel rods)
  • Uranyl nitrate (UO2(NO3)2) มีลักษณะเป็นผลึกสีเหลือง มีความเป็นพิษสูง ละลายได้ในเกลือยูเรเนียม
  • Uranium rhodium germanium (URhGe) เป็นอัลลอยด์ชนิดแรกที่พบว่ามีคุณสมบัติเป็นสารตัวนำยิ่งยวด (superconducter) เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความเข้มสูง
  • Uranium carbonate (UO2(CO3)) พบทั้งในแร่และในส่วนที่เป็นสารอินทรีย์และเถ้าลอย (fly ash) ของถ่านหิน เป็นองค์ประกอบหลักของยูเรเนียมในน้ำที่ซึมออกจากเหมือง
  • Uranium trihydride (UH3) มีลักษณะเป็นผงสีดำ มีความไวสูงและเกิดการลุกไหม้เองได้(pyrophoric)

ไอโซโทป

ยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบ 3 ไอโซโทป 238U, 235U และ 234U ทั้งสามไอโซโทปนี้มีกัมมันตภาพรังสี โดย 238U มีจำนวนมากที่สุด (99.3%) 238U มีครึ่งชีวิต 4.5 x 109 ปี 235U มีครึ่งชีวิต 7 x 108 ปี และ 234U มีครึ่งชีวิต 2.5 x 105 ปี 238U ให้รังสีอัลฟาโดยมีการสลายตัวเป็นอนุกรมและสิ้นสุดที่ 206Pb
ไอโซโทปของยูเรเนียมสามารถแยกออกเพื่อเพิ่มความเข้มข้นให้สูงกว่าไอโซโทปอื่น กระบวนการนี้เรียกว่า การเสริมสมรรถนะ (enrichment) เช่น การเสริมสมรรถนะ 235U ทำให้มีสัดส่วนสูงกว่า 0.711% โดยมักเพิ่มขึ้นเป็น 3% ถึง 7% 235U เป็นวัสดุฟิสไซล์ (fissile material) สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ทั้ง 235U และ 239Pu สามารถใช้ทำอาวุธนิวเคลียร์ได้ กระบวนการนี้ทำให้มียูเรเนียมปริมาณมากที่เหลืออยู่อีกส่วนหนึ่งซึ่ง 235U ลดลงไปและมีส่วนของ 238U เพิ่มขึ้น เรียกว่า depleted uranium หรือ DU ซึ่งความเข้มข้นของไอโซโทป 235U ลดลงต่ำกว่า 0.711% โดยทั่วไปจะมี 235U เหลืออยู่ใน depleted uranium ประมาณ 0.2% ถึง 0.3% โดยลดลง 28% ถึง 42% จากปริมาณตั้งต้น

233U เป็นไอโซโทปที่ผลิตขึ้นมาจาก 232Th เป็นเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ในอินเดีย เคยมีการทดลองเพื่อใช้ทำอาวุธนิวเคลียร์แต่ไม่ได้ผลดี

ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ
แจกันแก้วผสมยูเรเนียม
ขวดแก้วผสมยูเรเนียม
ข้อควรระวัง

สารประกอบยูเรเนียมทุกไอโซโทปเป็นสารพิษ และมีกัมมันตภาพรังสี ถ้าได้รับรังสีในปริมาณที่ต่ำ อาจจะได้รับผลจากความเป็นพิษต่อไต ผลที่เกิดจากรังสีส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นเฉพาะที่เนื่องจากรังสีอัลฟาซึ่งส่วนใหญ่มาจากการสลายตัวของ U-238 เคลื่อนที่ได้ในระยะสั้นเท่านั้น สารประกอบยูเรเนียมมักจะไม่ค่อยถูกดูดซึมโดยเยื่อบุปอด จึงอาจจะทำให้ได้รับอันตรายากรังสีที่ตำแหน่งเดิมอยู่ตลอดเวลา ในการทดสอบกับสัตว์ทดลอง ไอออนของ Uranyl (UO2+) ที่มาจาก uranium trioxide หรือ uranyl nitrate และสารประกอบยูเรเนียมที่มี hexavalent ชนิดอื่น ทำให้มีการเกิดที่ผิดปกติหรือทำให้ระบบภูมิคุ้มกันเสียหาย
โลหะยูเรเนียมที่แบ่งเป็นชิ้นเล็กๆ จะติดไฟได้ เนื่องจากยูเรเนียมสามารถลุกไหม้ได้เอง (pyrophoric) ถ้าอยู่ในรูปที่เป็นเม็ดเล็กๆ อาจจะติดไฟได้ในอากาศที่อุณหภูมิห้อง
คนเราสามารถได้รับยูเรเนียมหรือไอโซโทปลูกที่เกิดขึ้น โดยการหายใจเอาฝุ่นในอากาศ หรือดูดควันบุหรี่จากใบยาสูบที่ปลูกโดยใช้ปุ๋ยฟอสเฟต หรือโดยการดื่มหรือทานอาหาร สำหรับคนทั่วไปที่ได้รับยูเรเนียมจากการรับประทาอาหาร โดยเฉลี่ยจะได้รับยูเรเนียม 0.07 ถึง 1.1 ไมโครกรัมต่อวัน ปริมาณยูเรเนียมในอากาศมีน้อยมาก แต่สำหรับประชาชนที่อาศัยอยู่ใกล้กับสถานที่ผลิตหรือทดลองาวุธนิวเคลียร์ หรือสถานที่ทำเหมืองหรือโรงงานเสริมสมรรถนะยูเรเนียมสำหรับผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์อาจจะได้รับยูเรเนียมเพิ่มขึ้น บ้านหรืออาคารที่สร้างบนพื้นที่มีแร่ยูเรเนียมอาจจะได้รับแก๊สเรดอน ที่มาจากยูเรเนียม ซึ่งมีกัมมันตภาพรังสีและเป็นสารก่อมะเร็ง (carcinogen)
ยูเรเนียมสามารถเข้าสู่ร่างกายเมื่อหายใจหรือกินอาหาร หรือบางกรณีอาจจะเข้าทางบาดแผล ยูเรเนียมจะไม่ซึมผ่านผิวหนัง และรังสีอัลฟาที่มาจากยูเรเนียมก็ไม่สามารถผ่านผิวหนังเข้าสู่ร่างกายได้ ยูเรเนียมที่อยู่ภายนอกร่างกายจึงมีอันตรายน้อยกว่าเมื่อเข้าไปในร่างกายแล้ว ยูเรเนียมไม่ใช่สารก่อมะเร็งแต่เมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้วอาจจะทำให้เกิดความเสียหายต่อไตได้
การทำเหมืองแร่ยูเรเนียมอาจจะทำให้เกิดอันตรายจากฝุ่นกัมมันตรังสี (airborne radioactive) แก๊สเรดอนที่มีกัมมันตภาพรังสี และไอโซโทปที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวของยูเรเนียม ถ้าไม่มีระบบถ่ายเทอากาศที่ดี คนงานในเหมืองยูเรเนียมจะมีความเสี่ยงที่จะเกิดมะเร็งปอดหรือโรคทางเดินหายใจสูงขึ้น นอกจากนั้น น้ำใต้ดินก็อาจมีการปนเปื้อนสารพิษที่ใช้ในการแยกแร่ยูเรเนียมได้

ถอดความจาก uranium
เวบไซต์ http://en.wikipedia.org/