1. Trong quân sự
Uranium giàu U-235
Trong tự nhiên, U-235 là đồng ᴠị duу nhất ᴄó thể phân hạᴄh bằng nơtron nhiệt và làm giàu uranium chính là phương pháp làm tăng tỷ lệ U-235 thông qua táᴄh đồng ᴠị. Theo như nhiều nghiên ᴄứu thì 1kg uranium đượᴄ làm giàu có thể phát ra nguồn năng lượng khổng lồ, tương đương với 15 ngàn tấn thuốᴄ nổ TNT, tứᴄ đủ để máу baу baу 10 000 kilomet ᴠới tốᴄ độ 1300 km/h (bay quanh Trái Đất 2,5 ᴠòng). Trên thế giới có khoảng 2.000 tấn uranium đượᴄ làm giàu và nó được ứng dụng chủ yếu cho việc chế tạo ᴠũ khí hạt nhân, tàu ngầm hạt nhân.
Bom nguyên tử có sức công phá rất mạnh
Trong giai đoạn cuối của cuộc chiến tranh thế giới thứ 2, uranium được sử dụng làm chất nổ để sản xuất vũ khí hạt nhân. Có 2 loại bom phân hạch chính đã được sản xuất, đó là một thiết bị sử dụng U-235 (loại đơn giản) và loại sử dụng plutoni-239 gốc U-238 (loại phức tạp). Sau đó, các loại bom nhiệt hạch mạnh và phức tạp hơn sử dụng plutoni trong vỏ bọc uranium để tạo ra hỗn hợp deuteri và triti có khả năng chịu được phản ứng nhiệt hạch đã ra đời.
Uranium được sử dụng làm chất nổ để sản xuất vũ khí hạt nhân trong chiến tranh thế giới thứ 2
Uranium nghèo U-238
- U-238 ᴄòn lại ѕau quá trình làm giàu đượᴄ gọi là uranium nghèo (DU). Mặc dù có tính phóng хạ yếu hơn ᴄả uranium tự nhiên nhưng nó ᴠẫn rất độᴄ. Trong quân sự, uranium được sử dụng để làm các đầu đạn tỷ trọng cao. Loại đạn này bao gồm hợp kim DU và 1–2% các nguyên tố khác. Khi bắn ra với vận tốc tác động cao, mật độ, độ cứng và tính tự cháy của loại đạn này có thể phá hủy các mục tiêu bọc sắt hạng nặng. Các loại xe bọc sắt có thể di chuyển cũng được làm từ các mảnh DU.
- Vì có tính phóng xạ và mật độ cao nên DU có khả năng bắt giữ phóng xạ từ các nguồn phóng xạ mạnh như radi hiệu quả hơn chì. Do đó nó được sử dụng làm vật liệu chống đạn trong các container chứa và vận chuyển các vật liệu phóng xạ.
DU có khả năng bắt giữ phóng xạ từ các nguồn phóng xạ mạnh
- DU cũng được sử dụng làm đối tượng cho các bề mặt kiểm soát của phi thuyền, vật liệu khiên và bệ phóng cho các phương tiện phóng trở lại Trái Đất. Do có tỉ trọng cao nên DU được ứng dụng trong các hệ thống truyền động quán tính và la bàn dùng con quay hồi chuyển.
2. Trong dân dụng
- Ứng dụng dân dụng chủ yếu của uranium là làm nguồn nhiệt điện khổng lồ trong các nhà máy điện hạt nhân. 1kg U-235 có thể tạo ra 8×1013 J năng lượng nếu chúng phân hạch hoàn toàn và mức năng lượng này tương đương với việc đốt 3000 tấn than. Khoảng 10% lượng điện năng được tạo ra trên thế giới hiện nay đến từ uranium trong các lò phản ứng hạt nhân. Con số này lên đến hơn 2500 TWh mỗi năm, tương đương với tất cả các nguồn điện trên thế giới vào năm 1960. Nguồn điện này đến từ hơn 440 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động tại 30 quốc gia với tổng công suất đầu ra là khoảng 390.000 megawatt (MWe).
Nhà máy điện hạt nhân
- Trước khi phát hiện ra có tính phóng xạ thì một lượng nhỏ uranium được sử dụng trong thủy tinh vàng với vai trò là chất tạo màu cho thủy tinh phát ra ánh sáng màu vàng lục trong ánh sáng đen. Huỳnh quang phát ra là do ánh sáng UV đã kích thích hợp chất uranyl trong thủy tinh và làm cho nó phóng ra các photon khi lắng xuống.
Thủy tinh uranium
- Urani cũng được dùng làm hóa chất nhiếp ảnh, điển hình là uranium nitrat dùng làm nước cân bằng da.
- Chu kỳ bán rã dài của U-238 (4,51×109 năm) được sử dụng để xác định tuổi của các loại đá macma cổ nhất và các phương pháp định tuổi phóng xạ có thể nhắc đến là định tuổi uranium-chì, định tuổi uranium-thori.
- Kim loại uranium được sử dụng trong các loại máy chụp X- quang để tạo ra tia X mang năng lượng cao.
- Việc Marie Curie phát hiện và tách thành công radi trong các quặng uranium đã thúc đẩy quá trình khai thác mỏ để tách radi. Radi được sử dụng để làm các loại sơn dạ quang trên các con số đồng hồ và bàn số của máy bay. Việc tách radi đã tạo ra một lượng lớn chất thải uranium vì 3 tấn uranium chỉ tách được 1 gram radi. Lượng chất thải này sẽ được dùng trong ngành công nghiệp thủy tinh và điều này đã làm cho thủy tinh uranium rất rẻ và phổ biến.
- Ngoài thuỷ tinh thì các loại gạch uranium với nhiều màu khác nhau như đen, lục, lam, đỏ,…cũng rất phổ biến trong nhà tắm và bếp.
Nguyễn Như Mai Hương
Giáo viên Hóa học - Trường Quốc tế Á Châu