Artigo 

ENEM
Enriquecimento de Urânio
Prof. Thiago Magalhães F. Menezes
thiagobiofarma@hotmail.com

1. Justificativa   do   Tema:   ¨   Irã   não   pretende   paralisar   enriquecimento   de   urânio,   diz 

Ahmadinejad ¨  ­ jornal Correio do Brasil – 08 de junho de 2011.

2. Enriquecimento de Urânio:

Motivo do Enriquecimento:

Figura  01 – Processo de extração do minério de urânio.

Os minérios de urânio apresentam em sua constituição uma combinação de óxidos ( UO2, 
UO3 e U3O8 ) que por sua vez possuem, em média, 99,3% de 238U e 0,7% de 235U.

O 235U sofre fissão nuclear* – sendo utilizado em reatores, submarinos, bombas atômicas e 
na medicina nuclear.

Exemplo de fissão do urânio: 235U    +    0n1  → 142
Ba   +   91Kr    +    3  0 n1     +   4,6 . 109 Kcal

Importante: observe que os nêutrons liberados poderão promover a fissão de outros átomos 
de   urânio­235   dando   origem   a   uma   reação   em   cadeia.   Porém,   para   que   essa   cadeia  
ocorra deve­se enriquecer ( aumentar a concentração ) de urânio­235 de 0,7% ( como é  
encontrado na natureza ) para 3­5% nos reatores nucleares, próximo de 20% nos submarinos 

e medicina nuclear e acima de 80% para uso militar. 

Obs: maior a concentração de urânio ­ 235 aumenta­se a probabilidade de fissão.

*  →  Fissão   Nuclear:   divisão   do   núcleo   de   um   átomo   em   dois   núcleos   menores,   com  
liberação de uma quantidade enorme de energia.

Figura 02 – Reação em cadeia

Figura 03 – Urânio enriquecido para uso militar.
Já o urânio­238 não sofre fissão nuclear, sendo utilizado na síntese no Plutônio­239. 

U    +   0n1  →
238 239
U*

U*   →
239
Np*  +  ­1β0
239

Np* →
239
Pu  +  ­1β0
239

Já o Plutônio­239 possui aplicações semelhantes ao Urânio­235, já que sofre fissão nuclear, 
como representado abaixo:

Pu +   0n1  →
239 137
Cs + 98Y +  50n1

Método de  enriquecimento:

Ao ser extraído, o minério passa por algumas etapas importantes:

1o Etapa: separação das impurezas por processos físicos;

2o Etapa: tratamento químico com ácidos – o resultado é uma pasta amarela( Yellow Cake ) 
que contém 80% de U3O8 ;

3o Etapa: purificação do U3O8 anterior;

4o Etapa: redução do U3O8 a UO2:

U3O8 + 2H2 → 3UO2 + 2H2O

5o Etapa: transformação do UO2  em UF6 gasoso:

UO2 + 4HF → UF4 + 2H2O

UF4 + F2 → UF6(g)

O UF6 gasoso é constituído por 235UF6   e 238UF6 , que por apresentarem massas moleculares 
diferentes e , conseqüentemente, densidades diferentes permite a separação dos mesmos,  
apesar de difícil e onerosa, por meios de quatro processos principais:

– Efusão através de placas porosas;

– Ultracentrifugação;

– Jato centrífugo;

– Laser.
Porém apenas os da efusão através de placas porosas e ultracentrifugação são utilizados em 
escala industrial:

– Efusão   através   de   placas   porosas:   o   processo   de   efusão   consiste   em   passar  um   gás 

através de uma abertura de um orifício. Então o vapor de UF 6  experimenta a efusão 

através de uma série de barreiras porosas. As moléculas de UF 6  contendo urânio­235, 

que   é   mais   leve   que   aquelas   contendo   urânio­238,   experimentam   a   efusão   mais 
rapidamente podendo assim ser separado do resto. Entretanto, a razão* entre o tempo 

que a mesma quantidade de  235UF6  e  238UF6  requerido para efusão é somente 1,004, 

assim uma separação muito pequena ocorre. Para melhor desempenho  na separação, o 
vapor é passado através de vários estágios de efusão.

* →

     

Figura 04­ Processo de enriquecimento de urânio por efusão.

– Ultracentrifugação:   o   UF6  é   inserido   no   interior   da   ultracentrífuga   que   atinge   uma 

velocidade de    70 mil rotações por minuto. O UF6  contendo o isótopo de urânio­235 
tende a concentrar­se mais no centro, enquanto que o UF6 contendo o isótopo 238 fica 
mais próximo à parede do cilindro. Duas tubulações de saída recolhem o urânio, sendo 
que numa delas segue o UF6 ( uranio­235 / urânio enriquecido), e na outra, o UF6 que 
 tiver   mais   do   isótopo   238   (chamado   de   subproduto).   Dessa   centrífuga   o   urânio   é 
repassado para outra centrífuga o e assim com por diante, num de base processo em 
cascata. No final dessa cascata é recolhido urânio maior que nível na enriquecimento. 

Figura 05 – Esquema representando o processo de ultracentrifugação

Uma   vez   separadas   (   parcialmente   )   as   moléculas  238UF6  e  235UF6,   produz­se   o   urânio  

metálico por meio da seguinte reação:

 235UF6  +  3 Ca  →  235U  +  3 CaF2

Esse Urânio metálico será então usado como combustível nos reatores, submarinos e bombas 
atômicos. 

Outro processo consiste em se transformar o UF6 novamente em UO2 ( processo chamado de 
reconversão),   e   usar   o   UO2,   agora   enriquecido,   em   forma   de   pastilhas,   nas   barras   de  
combustível dos reatores nucleares.

3. Curiosidades:
­ O Brasil  utiliza o processo de ultracentrifugação desde o final da década de 70, a primeira 
ultracentrífuga   foi   construída   em   1982   e   a   primeira   cascata   seis   anos   depois.   As 
ultracentrífugas brasileiras empregam um sistema de rotação diferente de outros países, que 
utilizam um sistema sustentado por mancal mecânico, enquanto o rotor desenvolvido no 
Brasil gira levitando por efeito eletromagnético, o que reduz o atrito e, em conseqüência, os 
desgastes e o custo em manutenção.

­ A ultracentrifugação possui um custo vinte e cinco vezes menor em ralação ao da efusão 
gasosa.
 ­ O processo de  efusão molecular através de minúsculos poros no sentido de menor pressão, 
foi   o   principal   método   utilizado   para   enriquecer   o   urânio   empregado   na   fabricação   das 
primeiras bombas atômicas. Tal processo fundamenta­se na lei de efusão de Graham, onde a 
velocidade de efusão é inversamente proporcional a raiz quadrada da sua massa molar.

­   O   País  registra  a  sétima  maior  reserva  geológica  de urânio  do  mundo.  Com  cerca   de 
309.000t   de   U3O8  nos   Estados   da   Bahia,   Ceará,   Paraná   e   Minas   Gerais,   entre   outras 

ocorrências. 

4. Exercícios Relacionados:
Competência de área 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências 
naturais e aplicá­los em diferentes contextos.
H18 – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou 
procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam.

01.  Coréia do Norte enfrenta reprimendas internacionais por causa do seu teste nuclear e 
ameaçou atacar a Coreia do Sul após o governo de Seul ter se unido a uma iniciativa norte­
americana de interceptar navios suspeitos de envolvimento com armas de destruição em  
massa. Agravando a tensão regional ainda mais a Coréia do Norte reativou sua usina que 
produz plutônio enriquecido para bombas atômicas, de acordo com a imprensa sul­coreana.  
Com base no texto assinale a alternativa correta:

a) O 239Pu é facilmente fissionável podendo ser utilizado na fabricação da bomba atômica.

b) O enriquecimento de Plutônio ocorre por meio de difusão gasosa.

c) O Plutônio não pode ser obtido por meio do Urânio natural.

d) O plutônio pertence aos elementos cisurânicos.

e) O plutônio apesar de possuir número atômico 94 o mesmo não é enquadrado como elemento 
radioativo.
Gabarito: A ­  item a) o 235U e o 239Pu são utilizados como combustíveis nucleares; item b) a  
difusão gasosa é utilizada para enriquecer urânio; item c) o plutônio­239 é obtido por meio do 
urânio­238; item d) o Pu é transurânico uma vez que possui número atômico maior que o do 
urânio; item e) todo elemento com número atômico maior ou igual a 84 é radioativo. 
02. O funcionamento da maioria dos reatores nucleares civis baseia­se no isótopo 235 do urânio, 235U 
. O urânio natural  apresenta uma distribuição  isotópica de  aproximadamente  0,72%  de 235U e  
99,27% de 238U. Para sua utilização em reatores, o urânio deve ser enriquecido até atingir um teor de 
3 a 5% em 235U. Um dos métodos utilizados nesse processo envolve a transformação do minério de 
urânio em U3O8 sólido (yellow cake), posteriormente convertido em UO2 sólido e, finalmente, em 
UF6 gasoso, segundo as reações representadas pelas equações:
UO2(S) + 4HF(g) → UF4(s) + 2H2O(g) (reação 1)
UF4(S) + F2(g) → UF6(g) (reação 2)
UO2(S) + 4HF(g) + F2(g) → UF6(g) + 2H2O(g) (reação global)
Os compostos de flúor utilizados no processamento do urânio são formados exclusivamente pelo  
isótopo 19, com massa atômica igual a 18,99840. O UF6 gasoso obtido no processamento do urânio é, 
portanto, uma mistura de 235UF6  e 238UF6, com massas moleculares de 349,0343 e 352,0412,  
respectivamente. Numa etapa subsequente do processamento, a mistura gasosa é reduzida a urânio 
metálico sólido por reação com magnésio.
Com relação a essas informações e aos processos de separação da mistura dos fluoretos de urânio, 
são feitas as seguintes afirmações:
I. No processo de obtenção de urânio metálico a partir da reação de UF6 com magnésio, a diferença 
entre as reatividades químicas de  235UF6  e  238UF6  permite a separação do urânio nas duas formas  
isotópicas puras;
II.   O  235UF6  pode   ser   separado   do  238UF6  por   destilação   fracionada   do   líquido   obtido,   após  
resfriamento da mistura gasosa inicial;
III. A ultracentrifugação da mistura gasosa é um método conveniente para se obter o enriquecimento 
do produto final em 235UF6.
É correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b)  II, apenas.
c) III, apenas.
d) II e III, apenas.
e)  I, II e III.

Gabarito: C – Os principais processos utilizados para enriquecer urânio são: efusão através de 
placas porosas e a ultracentrifugação.