Alai

Ben Valsler

Questa settimana, Brian Clegg presenta un composto noto per l’abbondante potenza e i bei pigmenti.

Brian Clegg

Quando si parla di composti dell’uranio è facile pensare solo al vistoso esafluoruro di uranio, essenziale per arricchire l’elemento per aumentare il contenuto di U-235 per reattori e bombe. Tuttavia, in agguato sullo sfondo c’è il diossido di uranio, con un ruolo altrettanto importante nell’industria nucleare – ed è una sostanza che gli artisti hanno usato fin dal diciannovesimo secolo, senza rendersi conto di cosa avessero a che fare.

Il semplice composto UO2, noto anche come ossido di uranio (IV) e il suono shakespeariano ‘urania’ è la fonte più comune di uranio usato nell’industria nucleare. Il materiale cristallino nero è il primo costituente del minerale uraninite, spesso ancora chiamato con il suo vecchio nome pitchblende. Il diossido di uranio è la materia prima primaria per il combustibile nucleare, anche se tra l’estrazione del minerale e la produzione di barre di combustibile viene temporaneamente convertito nel più volatile esafluoruro di uranio per l’arricchimento.

Dopo che l’uranio arricchito viene riportato alla forma di diossido di uranio, viene trasformato in pellet di ceramica che vengono poi sigillati nei tubi di lega di zirconio che costituiscono le barre di combustibile del reattore. Molte di queste barre contengono diossido di uranio puro, ma può anche essere in una miscela con diossido di plutonio, noto come ossido misto, o combustibile MOX, nel qual caso il diossido di uranio può non richiedere l’arricchimento.

Ci sono grandi depositi di ossido di uranio in Africa, nelle Americhe e in Europa, e nel XIX secolo, il diossido di uranio stava comparendo negli smalti per ceramica e piastrelle. Con varie miscele e temperature di cottura, è possibile ottenere neri e verdi, ma il biossido di uranio è stato utilizzato principalmente per colori forti negli aranci, rossi e marroni. All’inizio il biossido di uranio era un colorante per smalti interessante ma relativamente poco usato, ma ciò che ha veramente aumentato la sua popolarità è stato un effetto collaterale del lavoro di Marie Curie e dei suoi successori.

Curie aveva scoperto il radio, insieme al polonio, nella pechblenda ottenuta nella regione ricca di minerali di Joachimsthal, al confine tra Germania e Repubblica Ceca. Per ottenere il radio, prima per uso sperimentale e applicazioni mediche e più tardi per tutta una serie di rischiosi prodotti fosforescenti, vaste quantità di minerale venivano raffinate per produrre una piccola quantità dell’elemento radioattivo – diverse tonnellate di uraninite erano necessarie per produrre solo un grammo di radio. Questo significava che una grande quantità di minerale di uranio, soprattutto biossido di uranio, era disponibile come sottoprodotto a basso costo, e così dagli anni ’20, l’uso di smalti a base di biossido di uranio aumentò vertiginosamente.

Il risultato fu la diffusione di prodotti che non solo avevano un aspetto sorprendente, ma erano debolmente radioattivi. Secondo alcune stime, la percentuale di piastrelle e prodotti simili degli anni ’20 e ’30 che sono radioattivi supera il 20%. Sebbene almeno un fisico della salute consideri le piastrelle smaltate all’ossido di uranio un rischio per la salute, la sensazione generale è che i livelli di radiazione siano tali che l’esposizione non costituisca un rischio significativo, a meno che il materiale sia tenuto in contatto a lungo termine, o sia permesso di lisciviare in cibo o bevande. Questo è anche il caso dell’applicazione più famosa dello smalto al diossido di uranio, l’audace ceramica americana rosso-arancione conosciuta come Fiestaware.

L’azienda dietro Fiestaware, Homer Laughlin, era un grande utilizzatore di diossido di uranio, ma dovette abbandonare lo smalto durante la seconda guerra mondiale quando le loro scorte di ossido furono prese dal governo per il Progetto Manhattan. Dopo la guerra, l’azienda fu in grado di tornare all’uso del biossido di uranio, lavorando con l’uranio impoverito rimasto dopo che era stato arricchito per l’uso in reattori e bombe. Anche se i produttori abbandonarono il loro sorprendente smalto all’ossido di uranio negli anni ’60, c’è ancora un sacco di vecchio Fiestaware, che è diventato collezionabile, in circolazione.

L’uso artistico più spettacolare dell’ossido è nei materiali trasparenti. Anche se meno comune che nelle piastrelle e nelle ceramiche, il biossido di uranio è stato usato anche per colorare il vetro dal XIX secolo. Sappiamo che è stato usato almeno a partire dal 1830, dato che un paio di candelabri di vetro colorato al biossido di uranio furono presentati alla regina Vittoria nel 1836. A volte chiamato ‘vetro di vaselina’ a causa della colorazione simile della gelatina di petrolio, il vetro colorato con biossido di uranio ha una forte tonalità giallo-verde che è più drammatica alla luce ultravioletta, dove brilla di un verde cospicuo.

In particolare dopo Fukushima, i reattori nucleari sono controversi, nonostante le loro credenziali amiche del riscaldamento globale e a basse emissioni. Ma nel bene e nel male, il biossido di uranio ha continuato a giocare un ruolo nell’industria della generazione di energia, senza mai dimenticare il suo brillante successo nelle arti.

Ben Valsler

Brian Clegg sul brillante successo del biossido di uranio. La prossima settimana, mangiare toast bruciati fa male?

Martha Henriques

Con i dati disponibili al momento, è troppo semplice dire che l’acrilammide nei toast bruciati fa venire il cancro. Già nel 2002 un gruppo di ricercatori in Svezia ha misurato i livelli di acrilammide negli alimenti e ha suscitato molta preoccupazione per i rischi dell’assunzione alimentare del composto. Da allora c’è stata una notevole crescita della letteratura sull’acrilammide, con conclusioni contrastanti.

Ben Valsler