Urânio empobrecido: O que é e como é produzido

O urânio empobrecido tem estado nas primeiras páginas dos órgãos de comunicação social, devido à sua aplicação em munições utilizadas na guerra dos Balcãs. Muito se tem dito e escrito sobre este material, mas nem sempre de forma adequada, quando não erradamente. Talvez por isso, julgo que o cidadão comum continua a não saber exactamente o que é – e como é (sub)produzido – este material. Este artigo constitui uma tentativa de explicação desta matéria, em palavras simples, com base num exemplo ilustrativo.

Na Natureza existem 82 elementos químicos, como, por exemplo, oxigénio, carbono, alumínio, cobalto, urânio, etc. Há alguns elementos naturais cujos átomos são todos do mesmo tipo, mas, em geral, cada elemento natural é uma mistura de vários tipos de átomos.

O urânio que se encontra na Natureza, ou urânio natural, é essencialmente uma mistura de dois tipos de átomos: U-238 (urânio 238) e U-235 (urânio 235). O U-238 e o U-235 encontram-se associados nas seguintes proporções: em cada 1000 átomos de urânio natural, 993 são átomos de U-238 (99,3%) e apenas 7 são átomos de U-235 (0,7%).

Acontece que o tipo de átomos de urânio com maior interesse para efeito de produção de energia eléctrica em centrais nucleares é precisamente aquele que existe em menor quantidade, ou seja, o U-235. É assim que, para poder utilizar o urânio como combustível de centrais nucleares, é necessário aumentar a proporção de U-235 em relação à proporção que existe na Natureza. Isto é feito nas chamadas instalações de enriquecimento de urânio, cuja finalidade é produzir urânio em que a proporção do número de átomos de U-235 seja superior a 0,7%.

Através de certos processos físicos, é possível obter misturas de átomos de urânio tais que, em cada 1000 átomos de urânio, se pode ter cerca de 30 átomos de U-235, por exemplo, em vez dos 7 que existem no urânio natural. É claro que para aumentar o número de átomos de U-235 numa mistura, é necessário ir buscá-los a outras misturas de urânio natural.

Para compreender o princípio de funcionamento de uma instalação de enriquecimento, façamos o seguinte raciocínio. Imaginemos que temos 6 caixas, numeradas de 1 a 6, e que cada caixa contém 1000 átomos de urânio natural. Atendendo ao que se disse acima, cada uma destas caixas contém 993 átomos de U-238 e 7 átomos de U-235 (Cf. Tabela 1).

Suponhamos, agora, que é possível transferir átomos de umas caixas para as outras, com o objectivo de “enriquecer” a caixa 6 em átomos de U-235, à custa das restantes caixas. Admitamos, então, que se efectuam as seguintes transferências:
(a) de cada uma das caixas 1, 2, 3, 4 e 5 passam 5 átomos de U-235 para a caixa 6;
(b) da caixa 6, passam 5 átomos de U-238 para a caixa 1; 5 para a caixa 2; 5 para a caixa 3; 5 para a caixa 4; e 5 para a caixa 5.

Feitas estas transferências, é fácil verificar que todas as caixas continuam a ter 1000 átomos cada uma, mas que a distribuição final de átomos pelas várias caixas é tal que, na caixa 6, passámos a ter 32 átomos de U-235, ao passo que, em cada uma das outras caixas, restam apenas 2 átomos de U-235 (Cf. Tabela 2).

Ao urânio contido na caixa 6, dá-se o nome de urânio enriquecido, porque a caixa tem mais do que 7 átomos de U-235 (neste exemplo, o urânio ficou enriquecido a 3,2% em U-235, que é o enriquecimento típico do urânio utilizado em centrais nucleares). E ao urânio contido nas restantes cinco caixas dá-se o nome de urânio empobrecido, porque cada uma delas tem menos do que 7 átomos de U-235 (neste exemplo, o urânio residual tem 0,2% de U-235).

Com base no exercício exemplificativo apresentado acima, é possível compreender o que se passa, em primeira aproximação, numa instalação de enriquecimento: por cada 6 quilogramas de urânio natural, é produzido 1 quilograma de urânio enriquecido (3,2% de U-235), e sobram, como subproduto, 5 quilogramas de urânio empobrecido (0,2% de U-235).

O urânio empobrecido é relativamente barato porque é um subproduto abundante que não tem muita procura. Refira-se que a (sub)produção de urânio empobrecido é tanto maior quanto mais elevado for o enriquecimento que se pretenda atingir: por exemplo, para produzir 1 quilograma de urânio enriquecido a 20% em U-235 (que é o enriquecimento típico do urânio utilizado em reactores nucleares de investigação), é necessário partir de 40 quilogramas de urânio natural, de que “sobram” 39 quilogramas de urânio empobrecido.

Adaptação de um artigo publicado no jornal O MIRANTE em 25.Janeiro.2001

Ilustrações (pela ordem apresentada) in:
http://www.qmc.ufsc.br
http://pedromalta.wordpress.com
http://www.horadopovo.com.br