Proprietà
L'uranio fonde a circa 1132 °C, bolle a 3818 °C, ha densità relativa 19,05 alla temperatura di 25 °C, e peso atomico 238,029. Esiste in tre diverse forme cristalline: in una forma stabile a temperatura ambiente; alla temperatura di 668 °C, in una forma modificata, caratterizzata da densità leggermente minore e da cristalli tetragonali, duri e fragili. A 774 °C raggiunge la forma cubica a corpo centrato, facilmente lavorabile e plastica, resa stabile mediante l'aggiunta di piccole quantità di molibdeno.

Diffusione
In natura l'uranio non si trova allo stato libero, ma solo sotto forma di ossido o sale complesso, in minerali come la pechblenda e la carnotite (link). L'uranio puro è formato per più del 99% dall'isotopo uranio 238, meno dell'1% dall'isotopo fissile uranio 235 e da tracce di uranio 234.

Estrazione
Il metodo classico di estrazione dell'uranio prevede che la pechblenda venga triturata e mescolata con acido solforico e nitrico. L'uranio si scioglie e forma il solfato di uranile, mentre il radio e gli altri metalli del minerale vengono precipitati come solfati. Aggiungendo idrossido di sodio, si precipita il diuranato di sodio (Na2U2O7 · 6H2O), noto anche come ossido giallo di uranio (yellow cake). Per ottenere l'uranio dalla carnotite, il minerale viene finemente polverizzato e mescolato con soda e potassa calde, che sciolgono l'uranio, il radio e il vanadio. Dopo aver eliminato le sabbie inutili, il composto viene trattato con acido solforico e cloruro di bario. Una soluzione caustica e alcalina aggiunta al liquido precipita l'uranio e il radio in forma concentrata.
I minerali di uranio sono presenti in tutto il mondo; in particolare, depositi di pechblenda, il minerale più ricco di uranio, si trovano principalmente in Canada, Repubblica democratica del Congo e Stati Uniti. La maggior parte dell'uranio degli Stati Uniti deriva dalla carnotite presente in Colorado, Utah, New Mexico, Arizona e Wyoming. Un minerale detto coffinite, scoperto nel 1955 in Colorado, contiene fino al 61% di uranio. Depositi di coffinite si trovano in Wyoming e Arizona.
 
 

Fissione

La fissione dell'Uranio consente di sottolineare due aspetti essenziali di tutti i processi di fissione nucleare. In primo luogo la quantità di energia prodotta da ogni singola fissione è molto grande; in termini pratici, la reazione di 1 kg di uranio 235 sviluppa 18,7 milioni di kilowatt/ora soto forma di calore. Secondo, il processo di fissione innescato dall'assorbimento di un neutrone dal primo nucleo di uranio 235 continua in modo autonomo: in seguito alla disgregazione di ciascun nucleo di uranio si creano 2 o 3 neutroni, che provocano in rapida sequenza la fissione di altrettanti nuclei di uranio 235, ciascuno dei quali a sua volta si spezza in due frammenti, con produzione di neutroni e sviluppo di energia; si realizza in questo modo un processo a catena che produce continuamente energia nucleare.
Solo lo 0,7% dell'uranio presente in natura è uranio 235; il resto è costituito dall'isotopo non fissile uranio 238, che ha una concentrazione di alcune parti per mille, talmente bassa da essere inessenziale ai fini dei processi di reazione nucleare. Una quantità qualsiasi di uranio naturale, dunque, non è in grado di sostenere una reazione a catena, poiché la percentuale di U 235, il solo isotopo in grado di dare luogo a un processo di fissione in seguito a bombardamento con neutroni, è troppo piccola. La probabilità di produzione del processo di fissione in uranio naturale può però essere aumentata fino a cento volte, se i neutroni prodotti (troppo veloci per intercettare i pochi nuclei di U 235) vengono rallentati mediante una serie di collisioni elastiche con nuclei leggeri, quali idrogeno, deuterio o carbonio. Praticamente, ciò equivale a immergere l'uranio naturale in acqua pesante, un'acqua la cui molecola è composta da ossigeno e deuterio.
Nel dicembre del 1942, all'università di Chicago, il fisico italiano Enrico Fermi riuscì a produrre la prima reazione nucleare a catena controllata, utilizzando frammenti di uranio naturale distribuiti all'interno di un blocco di grafite pura (una forma di carbonio). Nella pila, o reattore nucleare di Fermi, la grafite fungeva da moderatore per rallentare i neutroni, rendendo così possibile la reazione a catena.
 

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