Enriquecimiento de Uranio

Enriquecimiento de uranio es el nombre que se da al proceso para la obtención, a partir del elemento químico metálico designado con la letra u201cU u201d, del isótopo 235U, indispensable para la generación de energía y la fabricación de armas nucleares. n

El elemento indispensable para la materialización de este proceso es el uranio natural, descubierto en el año 1789 por el físico alemán M. H. Klaproth, quien bautizó a este elemento, perteneciente a la serie de los actínidos por su alta radiactividad, en honor al planeta Urano, identificado apenas unos años antes. n

El uranio natural, cuyo número atómico es el 92, es el de mayor peso entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza y es, aproximadamente, un 70% más denso que el plomo. Se trata de una mezcla de tres isótopos: el U-234, el U-238 y el U-235, siendo este último el que hace posible la fisión nuclear. n

Esta fuente natural de combustible nuclear se encuentra en la corteza terrestre, siendo 500 veces más abundante que el oro, aunque se presenta en muy bajas concentraciones, de hecho, debe extraerse a partir de los minerales que lo contienen, como la uranitita. n

Aumentando la calidad n

El uranio natural tiene sólo de 0,7 a 0,8% de U-235, por lo que es necesario aumentar su concentración. En este sentido, y considerando que los distintos isótopos que lo componen son químicamente indistinguibles, pues su corteza electrónica tiene la misma estructura, es necesario aprovechar sus distintas propiedades físicas, como la masa o las pequeñas diferencias en las energías de transición entre niveles de los electrones. n

A partir de estas consideraciones, se establecen tres niveles de enriquecimiento: alto, bajo y ligero. El primero, con una concentración de al menos 90%, se emplea en la fabricación de armas nucleares; el segundo, con un valor inferior al 20%, se emplea en el funcionamiento de los reactores nucleares generadores de energía; y finalmente, un nivel de entre 0,9 y 2%, es usado como combustible. n

La separación de isótopos es una actividad difícil que requiere intensa energía, y hasta la fecha se han aplicado distintas técnicas para el enriquecimiento del uranio, la mayoría de estos métodos explotan las ligeras diferencias en el peso atómico, siendo una característica común en todos los esquemas, el empleo de un número idéntico de pasos para producir sucesivamente mayores concentraciones de 235U.
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Distintos sistemas n
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Una de las técnicas empleadas para el enriquecimiento del uranio es la difusión térmica, que utiliza el intercambio de calor a través de una delgada capa de líquido o gas para conseguir la separación de isótopos.

Está también la difusión gaseosa, una tecnología que consiste en forzar al gas de hexafluoruro de uranio a través de una membrana semi-permeable, lo que produce una ligera separación entre las moléculas que contienen, por un lado 235U, y por otro, 238U. nPor otra parte, el proceso de gas centrifugado utiliza un gran número de cilindros rotativos que crean una fuerza centrífuga tan fuerte que separa las distintas moléculas.

El centrifugado Zippe es considerado una mejor versión del procedimiento antes señalado, siendo la principal diferencia el uso del calor. Están también los procesos de enriquecimiento aerodinámicos, basados en la difusión provocada por gradientes de presión; así como el sistema de separación electromagnética de Isótopos, en el que uranio metálico, previamente vaporizado, es ionizado con cargas positivas.

Entre los más novedosos están los procesos láser basados en la ionización a través de transiciones hiperfinas, y el proceso de separación de plasma, una técnica potencialmente más eficiente para el enriquecimiento de uranio, que utiliza el magnetismo de superconductores y la física de plasma.

Datos interesantes n

- El uranio, en su forma natural contiene alrededor de un 0,72% de 235U, siendo este el único isótopo fisible que se encuentra en la naturaleza. n

- El principal uso del uranio, en la actualidad, es como combustible para los reactores nucleares que producen el 3% de la energía generada por el ser humano en el mundo.

- Este mineral, en su versión altamente enriquecida, también se utiliza en la propulsión nuclear marina, donde su concentración es como mínimo del 50%, pero normalmente excede del 90%. n

- Se habla de bajo enriquecimiento cuando la concentración de 235U es inferior al 20%. nMientras que si este nivel se ubica entre un 0,9 y un 2%, se está hablando de uranio ligeramente enriquecido.

Enriquecimiento de Uranio

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