Alai

Ben Valsler

Tällä viikolla Brian Clegg esittelee yhdisteen, joka tunnetaan runsaasta tehosta ja kauniista pigmenteistä.

Brian Clegg

Kun puhutaan uraaniyhdisteistä, on helppo ajatella vain räikeää uraaniheksafluoridia, joka on välttämätön alkuaineen rikastamisessa U-235:n pitoisuuden lisäämiseksi reaktoreita ja pommeja varten. Taustalla piilee kuitenkin uraanidioksidi, jolla on yhtä tärkeä rooli ydinvoimateollisuudessa. Taiteilijat ovat käyttäneet tätä ainetta jo 1800-luvulta lähtien ymmärtämättä, mistä on kyse.

Yksinkertainen yhdiste UO2, joka tunnetaan myös nimellä uraani(IV)-oksidi ja shakespearelaiselta kuulostavalla nimellä ”urania”, on yleisin uraanin lähde, jota käytetään ydinalalla. Musta kiteinen aine on uraniniittimalmin pääkomponentti, jota kutsutaan usein vielä vanhalla nimellään pitchblende. Uraanidioksidi on ydinpolttoaineen ensisijainen raaka-aine, vaikka malmin louhinnan ja polttoainesauvojen valmistuksen välillä se muunnetaan väliaikaisesti haihtuvammaksi uraaniheksafluoridiksi rikastamista varten.

Kun rikastettu uraani on palautettu uraanidioksidiksi, siitä tehdään keraamisia pellettejä, jotka sitten suljetaan reaktoripolttoainesauvojen muodostavat zirkoniumseoksesta valmistetut putket. Monet tällaiset sauvat sisältävät puhdasta uraanidioksidia, mutta se voi olla myös sekoitettuna plutoniumdioksidin kanssa, jota kutsutaan sekaoksidiksi tai MOX-polttoaineeksi, jolloin uraanidioksidi ei välttämättä vaadi rikastamista.

Afrikassa, Amerikassa ja Euroopassa on suuria uraanioksidiesiintymiä, ja 1800-luvulle tultaessa uraanidioksidia esiintyi keramiikka- ja kaakelilasitteissa. Erilaisilla sekoituksilla ja polttolämpötiloilla on mahdollista saada aikaan mustia ja vihreitä värejä, mutta uraanidioksidia käytettiin ensisijaisesti voimakkaisiin väreihin oransseihin, punaisiin ja ruskeisiin. Aluksi uraanidioksidi oli mielenkiintoinen, mutta suhteellisen vähän käytetty lasiteväri, mutta sen suosiota lisäsi Marie Curien ja hänen seuraajiensa työn sivuvaikutus.

Curie oli havainnut radiumin yhdessä poloniumin kanssa Saksan ja Tšekin rajan tuntumassa sijaitsevalta mineraalipitoiselta Joachimsthalin alueelta saadusta pikirouheesta. Radiumin saamiseksi, ensin kokeelliseen käyttöön ja lääketieteellisiin sovelluksiin ja myöhemmin monenlaisiin riskialttiisiin pimeässä hohtaviin tuotteisiin, malmia jalostettiin valtavia määriä, jotta saatiin vain pieni määrä radioaktiivista alkuainetta – vain gramman radiumin tuottamiseen tarvittiin useita tonneja uraniniittia. Tämä tarkoitti sitä, että uraanimalmia, lähinnä uraanidioksidia, oli saatavilla runsaasti halpana sivutuotteena, ja niinpä 1920-luvulta lähtien uraanidioksidipohjaisten lasitteiden käyttö lisääntyi huimasti.

Tuloksena yleistyivät tuotteet, jotka näyttivät silmiinpistävän näköisiltä mutta olivat myös heikosti radioaktiivisia. Joidenkin arvioiden mukaan radioaktiivisten kaakeleiden ja vastaavien 20- ja 30-luvun tuotteiden osuus on yli 20 prosenttia. Vaikka ainakin yksi terveysfyysikko pitää uraanioksidista lasitettuja laattoja terveysriskinä, yleinen käsitys on, että säteilytasot ovat sellaisia, että altistuminen ei aiheuta merkittävää riskiä, ellei materiaalia pidetä pitkäaikaisessa kosketuksessa tai ellei sen anneta imeytyä ruokaan tai juomaan. Näin on myös uraanidioksidilasitteen tunnetuimman käyttökohteen, Fiestaware-nimellä tunnetun rohkean punaisen-oranssin värisen amerikkalaisen keramiikan kohdalla.

Fiestawaren takana oleva yritys, Homer Laughlin, käytti paljon uraanidioksidia, mutta joutui luopumaan lasitteesta toisen maailmansodan aikana, kun hallitus vei sen oksidivarastot Manhattan-projektia varten. Sodan jälkeen yritys pystyi palaamaan uraanidioksidin käyttöön käyttämällä köyhdytettyä uraania, joka oli jäänyt jäljelle sen jälkeen, kun sitä oli rikastettu reaktoreissa ja pommeissa käytettäväksi. Vaikka valmistajat luopuivat silmiinpistävästä uraanioksidilasituksesta 1960-luvulla, liikkeessä on edelleen runsaasti vanhempaa, keräilykelpoiseksi muuttunutta Fiesta-astiastoa.

Oksidin näyttävin taiteellinen hyödyntäminen on läpinäkyvässä materiaalissa. Vaikka se on harvinaisempaa kuin laatoissa ja keramiikassa, uraanidioksidia käytettiin 1800-luvulta lähtien myös lasin värjäämiseen. Tiedämme, että sitä käytettiin ainakin jo 1830-luvulla, sillä pari uraanidioksidilla värjättyä lasikynttilänjalkaa esiteltiin kuningatar Victorialle vuonna 1836. Uraanidioksidilla värjätyssä lasissa on voimakas kelta-vihreä sävy, joka on voimakkaimmillaan ultraviolettivalossa, jossa se hehkuu silmiinpistävän vihreänä.

Ydinreaktorit ovat erityisesti Fukushiman jälkeen olleet kiistanalaisia, vaikka ne ovatkin ilmaston lämpenemistä edistäviä ja vähäpäästöisiä. Mutta niin hyvässä kuin pahassa, uraanidioksidi on jatkanut rooliaan energiantuotannossa unohtamatta kuitenkaan koskaan sen hehkuvaa menestystä taiteessa.

Ben Valsler

Brian Clegg uraanidioksidin hehkuvasta menestyksestä. Ensi viikolla: Onko palaneen paahtoleivän syöminen pahaksi sinulle?

Martha Henriques

Tällä hetkellä saatavilla olevien tietojen perusteella on aivan liian yksinkertaista sanoa, että palaneen paahtoleivän akryyliamidi aiheuttaa syöpää. Jo vuonna 2002 ruotsalainen tutkijaryhmä mittasi akryyliamidipitoisuuksia elintarvikkeista ja herätti suurta huolta yhdisteen ravinnosta saannin riskeistä. Sen jälkeen akryyliamidia koskeva kirjallisuus on lisääntynyt huomattavasti, ja johtopäätökset ovat vaihtelevia.

Ben Valsler