Energia & ilmastonmuutos

Kuvitus: Ferry

Uraania on kaikkialla

Meidät kaikki on tehty alkuaineista, jotka ovat syntyneet ikivanhojen, valtavien tähtien supernovaräjähdyksissä. Näissä räjähdyksissä syntyivät kaikki rautaa raskaammat atomit, jotka ovat sittemmin levinneet ympäri maailmankaikkeutta. Näihin aineisiin kuuluu myös ydinreaktoreiden polttoaineena käytetty uraani.

Uraani on myrkyllinen ja radioaktiivinen raskasmetalli. Sitä esiintyy pieninä ja vähän isompina pitoisuuksina kaikkialla. Sitä on peruskalliossa, kiviseinissä ja Eduskuntatalon pylväissä. Sitä on kivihiilituhkassa, fosfaattilannoitteissa ja uimarantojen hiekassa[i]. Jokien mukana sitä liukenee jatkuvasti myös valtameriin, joissa sen pitoisuus on noin 3,3 osaa miljardissa. Vaikka pitoisuudet ovat usein pieniä, uraania on valtavasti, sillä valtameret ovat – sanalla sanoen – valtavia.

Uraani on maapallon 51. yleisin alkuaine. Se on esimerkiksi noin 40 kertaa yleisempää kuin hopea. Uraania tuotetaan monin tavoin. Yli puolet nykytuotannosta tehdään liuottamalla uraani kallioperästä suoraan maan alla. Osa tulee uraanikaivoksista, ja osa muun kaivostoiminnan oheistuotteena[ii].

Luonnossa uraania esiintyy pääosin kahtena eri isotooppina, U238 ja U235[iii]. U238 on yleisin, sitä on noin 99,3 prosenttia. U235:n osuus on noin 0,7 prosenttia.

Yli puolet uraanista on hävinnyt luonnosta

Uraanin isotoopit ovat epävakaita, eli ajan myötä ne hajoavat muiksi aineiksi. Sitä, miten nopeasti näin käy, kuvataan puoliintumisajalla. Puoliintumisaika kertoo, kuinka kauan aikaa kuluu, että puolet atomeista hajoaa muiksi aineiksi.

Uraanin U238-isotoopin puoliintumisaika on noin 4,47 miljardia vuotta. Kun sitä verrataan maapallon ikään (noin 4,54 miljardia vuotta), voidaan todeta, että uraania on jäljellä noin puolet siitä, mitä maapallolla oli uraania sen syntyessä. Uraanin U235-isotoopin puoliintumisaika on 704 miljoonaa vuotta. Se on siis ehtinyt puoliintua jo yli kuusi kertaa, eli alkuperäisestä määrästä on jäljellä alle 1,5 prosenttia.

Radonia syntyy, kun uraania hajoaa

Uraani, tai uraanimalmi, ei itsessään ole erityisen vaarallinen aine, vaikka onkin heikosti radioaktiivinen[iv] ja myrkyllinen. Hurjasta maineestaan huolimatta se on vaarallisuudeltaan verrattavissa moniin arkipäiväisiin aineisiin, kuten vaikkapa suolaan tai kofeiiniin. Uraania, kuten suolaakaan, tuskin kannattaa syödä kovin suuria annoksia[v]. Kofeiini on piristävän vaikutuksensa lisäksi erittäin vaarallista liikaa nautittuna. Bensiiniä puolestaan ei taatusti kannata nauttia laisinkaan, jonka lisäksi se on erittäin räjähdysherkkä aine, mutta silti olemme sen kanssa tekemisissä lähes päivittäin.

Luonnonuraani aiheuttaa päänvaivaa meille lähinnä sen vuoksi, että jotkin sen hajoamistuotteista ovat terveydelle haitallisia ja voimakkaammin säteileviä. Tärkein näistä on radon, joka kaasumaisena aineena kulkeutuu ylös maankuoresta varsinkin soramailla ja ajautuu asuntojen sisäilmaan[vi]. Radon on suhteellisen voimakas säteilyn lähde, ja kaasuna se myös kulkeutuu ja asettuu helposti ihmisten keuhkoihin. Keuhkoissa se lisää – eritoten yhdessä tupakoinnin kanssa – keuhkosyöpäriskiä[vii].

Yksi, erityinen isotooppi

Uraaniin liittyvät intohimot ja pelot johtuvat sen yhden isotoopin – U235:n – eräästä ainutlaatuisesta ominaisuudesta. Se on niin sanotusti fissiili. Se on ainoa luonnossa esiintyvä aine, joka on riittävän suurena ja tiiviinä pitoisuutena kyvykäs aiheuttamaan ja ylläpitämään ytimien hajoamisten ketjureaktion. Tähän ketjureaktioon, ja siitä vapautuvaan lämpöenergiaan, perustuu ydinvoiman hyödyntäminen energiantuotannossa.

Uraania on luonnossa kaikkialla, eikä se sinällään ole kovin vaarallista tai ihmeellistä. Samalla kuitenkin sen yksi harvinainen isotooppi on hyvin ainutlaatuinen aine. Sen avulla ihmiskunta on kyennyt valjastamaan miljoonia kertoja muita polttoaineita tiiviimmän energialähteen käyttöönsä. Uraaniin ydinpolttoaineena perehdymme seuraavassa artikkelissa.

 

Lähteet:

[i] Brasilian Guaraparin rannoilla uraania, ja eritoten sen hajoamistuotteista vapautuvaa radioaktiivista säteilyä on erityisen paljon. Rannalla oleskeleva saa noin 50 kertaisen säteilyannoksen (175 millisievertiä) tavalliseen taustasäteilyyn verrattuna. Kts lisätietoa esimerkiksi: https://en.wikipedia.org/wiki/Guarapari

[ii] Kts. esimerkiksi (englanniksi) http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Mining-of-Uranium/Uranium-Mining-Overview/

[iii] Kolmas luonnossa esiintyvä uraanin isotooppi on U233, jota on noin 0,005 prosenttia kaikesta uraanista. Kun saman alkuaineen ytimessä on eri määrä neutroneita, puhutaan aineen eri isotoopeista.

[iv] Epävakaan ytimen hajotessa vapautuu energiaa ja hiukkasia – säteilyä – jonka määrä ja vaarallisuus riippuu paljon siitä, kuinka tiuhaan atomiytimet hajoavat ja miten paljon energiaa kukin hajoaminen vapauttaa.

[v] Desilitra (120 g) tavallista pöytäsuolaa voi hyvinkin olla kuolemaksi, sillä suolan LD50 – eli määrä joka on kuolettava puolella tapauksista – on 3 grammaa per painokilo: https://en.wikipedia.org/wiki/Median_lethal_dose

[vi] Etenkin talvisin, kun maa jäätyy ja radon ei pääse sen kautta taivaan tuuliin, se vuotaa talojen pohjan ja nurkkien kautta sisäilmaan, johon sitä kerääntyy suuria pitoisuuksia varsinkin jos ilmanvaihto on puutteellinen.

[vii] Lisätietoa esimerkiksi Säteilyturvakeskukselta: http://www.stuk.fi/aiheet/radon/radon-aiheuttaa-keuhkosyopaa. Mielenkiintoisena yksityiskohtana tupakoinnin toiseksi suurin keuhkosyövän aiheuttaja pienhiukkasten jälkeen on tupakassa oleva radioaktiivinen lyijy/polonium. 

Energia & ilmastonmuutos

Energia & ilmastonmuutos

Puhdasta vetyä ydinvoimalla

Vety on paitsi maailman yleisin alkuaine myös potentiaalinen päästöttömän energian varastoija.

Energia & ilmastonmuutos

Ydinvoima keskellä energiamarkkinoiden murrosta

Sitkeästi elävän myytin mukaan ydinvoima soveltuu vain sähkön tasaiseen tuotantoon. Ydinvoimalla voi kuitenkin tehdä myös kuormanseurantaa eli reagoida joustavasti kysynnän vaihteluihin.

Energia & ilmastonmuutos

Ilmastonmuutos veti Rauli Partasen mukaan energiakeskusteluun

Energia-asiantuntija ja -kirjailija Rauli Partanen on havainnut, että julkinen puhe ydinvoimasta rohkaisee sen kannattajat esiin. Hän on vuosia puhunut ja kirjoittanut ilmasto- ja energia-asioista kantaa ottavasti.

Energia & ilmastonmuutos

Ilmastonmuutoksen pysäyttämisen pitkä tie

Päästöjen kasvu pitää pysäyttää, jotta ilmastonmuutoksen kiihtyminen hidastuisi, mutta se ei vielä pysäytä ilmastonmuutosta. Mitä kaikkea pitäisi tapahtua, jotta hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä olisi sopiva ihmiskunnalle?