Uraani - ydinvoiman energiametalli

Uraani on raskain luonnossa esiintyvä alkuaine ja sen kaikki isotoopit ovat radioaktiivisia. Se on syntynyt aikoinaan tähtien supernovaräjähdyksissä ja neutronitähtien törmäyksissä neutronisieppauksen kautta. Uraani oli pieninä pitoisuuksina mukana kaasu- ja pölypilvessä, josta aurinko ja maapallo muodostuivat 4,6 miljardia vuotta sitten. Uraanin määrä maapallolla on aikojen saatossa vähentynyt merkittävästi, koska se hajoaa radioaktiivisesti muiksi alkuaineiksi. Uraanin, toriumin ja kaliumin radioaktiivisen hajoamisen tuottama lämpöenergia on maapallon sisäisen lämpöenergian tärkein lähde. Tämän lämmön purkautuminen kohti maapallon pintaa on merkittävässä roolissa geologisissa prosesseissa ja laattatektoniikassa.

Uraani on suuren varauksensa ja ionisäteensä vuoksi sopeutumaton alkuaine eli maankuoren kivien osittain sulaessa se rikastuu voimakkaasti muodostuvaan sulaan. Maan vaipan yläosa ja kuori ovat aikojen saatossa toistuvasti sulaneet osittain ja tuottaneet mantereista kuorta, joten uraani on erottunut tehokkaasti ja rikastunut mantereiseen yläkuoreen. Mantereinen kuori sisältääkin nykyään arviolta puolet maapallon kaikesta uraanista. Uraanin keskimääräinen pitoisuus mantereisessa kuoressa on 1,4 ppm (0,00014 %) ja mantereisessa yläkuoressa 2,8 ppm (0,00028 %). Uraniniitti on yleisin maankuoren uraanimineraali, lisäksi alkuaine esiintyy pieninä pitoisuuksina mm. monatsiitissa ja zirkonissa.

Suomen kallioperän U-pitoisuus (2 ppm) vastaa maapallon mantereisen yläkuoren keskimääräistä U-pitoisuutta (2,8 ppm). Suomessa on kuitenkin kivilajeja (mm. graniitti), jotka sisältävät keskimääräistä enemmän uraania. Suomen kallioperä on monivaiheisten geologisten prosessien lopputulos, joten se on muokkautunut moneen kertaan, mikä on johtanut siihen, että uraani on paikoin kyennyt rikastumaan useassa vaiheessa. Lopputuloksena on uraania enemmän sisältäviä kivilajeja ja alueita. Uraanin paikoin korkea pitoisuus Suomen kallioperässä on alueellinen ja paikallinen piirre, kuten muuallakin maailmassa. Kallioperän uraanipitoisuuden vaihtelu korreloi kivilajivaihtelun kanssa, mikä heijastuu myös päällä olevaan maaperään ja alueen pohjaveteen. Suomessa uraanipitoisuus on korkein Etelä-Suomen graniittialueella (keskimäärin 3 ppm).

Luonnon radionuklideista yli puolet kuuluu uraanin ja toriumin hajoamissarjoihin. Luonnossa esiintyvä uraani koostuu kolmesta isotoopista: U-238 (99,27 %), U-235 (0,72 %) ja U-234 (0,0057 %). Uraani on epästabiili, koska sillä on liian raskas atomiydin ja alfahajoamisen kautta se pyrkii kohti stabiilimpaa tilaa. Uraanin radioaktiivinen hajoaminen koostuu kahdesta erillisestä hajoamissarjasta, joiden kantanuklideina ovat U-238 ja U-235.

Terveydelle haitalliset säteilyvaikutukset liittyvät ensisijaisesti uraanin hajoamissarjaan kuuluviin radioaktiivisiin tytärnuklideihin: radon (Rn-222), radium (Ra-226), lyijy (Pb-210) ja polonium (Po-210). Suomalaisen keskimääräinen säteilyannos on noin 3,7 millisievertiä vuodessa. Noin puolet (54 %) tästä annoksesta aiheutuu sisäilman radonista, lisäksi luonnon taustasäteilystä aiheutuu keskimäärin 30 % ja säteilyn käytöstä terveydenhuollossa n. 15 %. Uraani on kemiallisesti myrkyllinen raskasmetalli ja suurina annoksina haitallinen etenkin munuaisille. Uraanin kemiallisen myrkyllisyyden terveydelliset riskit ovat sen säteilyriskejä suuremmat.

arrow Perustietoa uraanista, Esa Pohjolainen
arrow Uranium-related activities in Finland, Esa Pohjolainen
arrow Materia-lehden 1/2013 artikkelit: Uraaniryntäys hiipui – uraanikohu jatkuu, Uraanimarkkinoiden nykytilanne ja näkymät

Yhteyshenkilöt:
tutkimusjohtaja Pekka Nurmi (pekka.nurmi_gtk.fi)
viestintäjohtaja Marie-Louise Wiklund (marie-louise.wiklund_gtk.fi)
geologi Esa Pohjolainen (esa.pohjolainen_gtk.fi)

 
 

Uraani
Uraanimalmia Enon Paukkajanvaarasta. Keltainen mineraali uranofaania. Kuva: J.Väätäinen, GTK.

Aihepiiristä muualla

Tukes (kaivosviranomainen 1.7.2011 alkaen)
TEM: kaivostoiminta ja malminetsintä/uraani
TEM: ydinenergia
Euratom Supply Agency (englanninkielinen)
STUK: Säteilyturvakeskuksen etusivu
STUK: Uraani Suomessa, oikopolut
STUK: Säteily ympäristössä ( mm. uraanikaivokset, radon)
STUK: Ydinturvallisuus (voimalaitokset, jätteet)
STUK: Uraania! seminaari 10.9.2010, Helsinki
ERACEdu: Uraanintuotannon ja ydinvoiman riskit: Uraanintuotannon ja ydinvoiman riskit 19-20.10.2010, Kuopio
Atomiteknillinen seura (esitelmiä ja raportteja)
Energiateollisuus ry: Hyvä tietää –esitesarja (uraani, ydinvoima, ydinjäte)