Alai

De eenvoudige verbinding UO2, ook bekend als uranium(IV)oxide en het Shakespeareaans klinkende ‘urania’ is de meest gebruikte bron van uranium in de nucleaire industrie. Het zwarte kristallijne materiaal is het voornaamste bestanddeel van het erts uraniniet, dat vaak nog onder zijn oude naam pekblende wordt genoemd. Uraniumdioxide is de voornaamste grondstof voor splijtstof, hoewel het tussen de winning van het erts en de productie van splijtstofstaven tijdelijk wordt omgezet in het vluchtiger uraniumhexafluoride voor verrijking.

Nadat het verrijkte uranium is teruggebracht in de vorm van uraniumdioxide, wordt het verwerkt tot keramische pellets die vervolgens worden afgesloten in de buizen van zirkoniumlegering waaruit de splijtstofstaven voor reactoren zijn opgebouwd. Veel van dergelijke staven bevatten zuiver uraniumdioxide, maar het kan ook een mengsel zijn met plutoniumdioxide, bekend als gemengd oxide, of MOX-splijtstof, in welk geval het uraniumdioxide niet hoeft te worden verrijkt.

Er zijn grote voorraden uraniumoxide in Afrika, Noord- en Zuid-Amerika en Europa, en tegen de negentiende eeuw dook uraniumdioxide op in glazuur voor aardewerk en tegels. Met verschillende mengsels en baktemperaturen kunnen zwarten en groenen worden verkregen, maar uraniumdioxide werd vooral gebruikt voor sterke kleuren in de oranjes, roden en bruinen. Aanvankelijk was uraniumdioxide een interessante, maar betrekkelijk weinig gebruikte glazuurkleurstof, maar wat de populariteit ervan pas echt een impuls gaf, was een neveneffect van het werk van Marie Curie en haar opvolgers.

Curie had radium ontdekt, samen met polonium, in pekblende verkregen uit de mineraalrijke regio Joachimsthal aan de Duits-Tsjechische grens. Om radium te verkrijgen, eerst voor experimenteel gebruik en medische toepassingen en later voor een hele reeks riskante glow-in-the-dark producten, werden enorme hoeveelheden erts geraffineerd om een minieme hoeveelheid van het radioactieve element te produceren – meerdere tonnen uraniniet waren nodig om slechts een gram radium te produceren. Dit betekende dat er veel uraniumerts, voornamelijk uraniumdioxide, beschikbaar was als goedkoop bijproduct, en zo nam vanaf de jaren 1920 het gebruik van op uraniumdioxide gebaseerde glazuren een hoge vlucht.

Het resultaat was de verspreiding van producten die er niet alleen opvallend uitzagen, maar ook zwak radioactief waren. Volgens sommige schattingen is meer dan 20% van de tegels en soortgelijke producten uit de jaren 20 en 30 radioactief. Hoewel ten minste één gezondheidsfysicus van mening is dat tegels met geglazuurd uraniumoxide een gezondheidsrisico inhouden, is de algemene opvatting dat de stralingsniveaus zodanig zijn dat blootstelling geen significant risico inhoudt, tenzij het materiaal langdurig in contact wordt gehouden, of in voedsel of drank kan uitlogen. Dit is ook het geval met de beroemdste toepassing van uraniumdioxide-glazuur, het gedurfde rood-oranje Amerikaanse aardewerk dat bekend staat als Fiestaware.

Het bedrijf achter Fiestaware, Homer Laughlin, was een grootgebruiker van uraniumdioxide, maar moest het glazuur tijdens de tweede wereldoorlog laten vallen toen hun voorraden oxide door de regering werden ingenomen voor het Manhattan Project. Na de oorlog kon het bedrijf terugkeren naar het gebruik van uraniumdioxide, door te werken met het verarmde uranium dat overbleef nadat het was verrijkt voor gebruik in reactoren en bommen. Hoewel de fabrikanten hun opvallende uraniumoxideglazuur in de jaren 1960 lieten vallen, is er nog veel ouder Fiestaware, dat verzamelwaardig is geworden, in omloop.

De meest dramatische artistieke toepassing van het oxide is in transparante materialen. Hoewel minder gebruikelijk dan in tegels en aardewerk, werd uraniumdioxide vanaf de negentiende eeuw ook gebruikt om glas te kleuren. We weten dat het al minstens vanaf de jaren 1830 werd gebruikt, aangezien een paar met uraniumdioxide gekleurde glazen kandelaars in 1836 aan koningin Victoria werden aangeboden. Soms ook “vaseline glas” genoemd vanwege de vergelijkbare kleur van de vaseline, heeft het met uraniumdioxide gekleurde glas een sterke geelgroene tint die het meest dramatisch is in ultraviolet licht, waar het opvallend groen opgloeit.

Nucleaire reactoren zijn controversieel, vooral sinds Fukushima, ondanks hun aardopwarmingsvriendelijke, emissiearme geloofsbrieven. Maar in voor- en tegenspoed is uraniumdioxide een rol blijven spelen in de energieopwekkingsindustrie, terwijl het zijn gloeiende succes in de kunst nooit helemaal vergeet.

Ben Valsler

Brian Clegg over het gloeiende succes van uraniumdioxide. Volgende week: is het eten van aangebrande toast slecht voor je?

Martha Henriques

Met de gegevens die op dit moment beschikbaar zijn, is het veel te simpel om te zeggen dat de acrylamide in aangebrande toast je kanker bezorgt. In 2002 heeft een groep onderzoekers in Zweden het acrylamidegehalte in voedsel gemeten en veel ongerustheid veroorzaakt over de risico’s van de inname van deze stof via de voeding. Sindsdien is de literatuur over acrylamide sterk gegroeid, met gemengde conclusies.

Ben Valsler