¿Qué es el uranio?

El uranio es un elemento químico radiactivo que se encuentra presente en la naturaleza. En la tabla periódica, su número atómico es 92 y su símbolo es U. Pertenece a los actínidos, un grupo de elementos de la tabla periódica que se descubrieron relativamente tarde. Al igual que los demás actínidos, emite energía durante su decaimiento radiactivo. Dadas sus propiedades, se trata de la principal fuente de combustible en los reactores nucleares: una cantidad de combustible de uranio del tamaño de un huevo de gallina puede proporcionar la misma electricidad que 88 toneladas de carbón.

El uranio es uno de los elementos químicos más abundantes en la corteza terrestre, con un volumen unas 500 veces superior al del oro. Existen pequeñas cantidades en nuestro entorno —por ejemplo, en las rocas, el suelo y el agua— e incluso dentro del cuerpo humano. Los océanos contienen unos 4.000 millones de toneladas de este elemento en forma diluida.

Al igual que otros elementos químicos, el uranio tiene isótopos, es decir, átomos que comparten propiedades químicas pero que difieren en cuanto a masa y propiedades físicas.

 

 

¿Cuáles son los isótopos?

Existen tres isótopos naturales del uranio: el U 234, el U 235 y el U 238. El U 238 constituye un 99 % del uranio natural del planeta. Otro de los isótopos, el U 235, constituye tan solo el 0,72 % del elemento en su estado natural. Para poder fabricar combustible nuclear es necesario aumentar artificialmente la concentración de U 235 mediante un proceso denominado “enriquecimiento”. Solo los reactores CANDU de Canadá emplean uranio no enriquecido.

 

 

¿Qué es el enriquecimiento de uranio?

El enriquecimiento de uranio es un proceso por el que se aumenta la proporción del isótopo U 235 del 0,72 % hasta, como máximo, el 94 %.

El uranio con una proporción de U 235 inferior al 20 % se denomina “uranio poco enriquecido” (UPE). La mayoría de los reactores comerciales emplean UPE con una concentración de U 235 inferior al 5 %. El UPE no se degrada y puede almacenarse de forma segura durante muchos años.

Por otro lado, el uranio que supera el 20 % de U 235 en su composición se denomina “uranio muy enriquecido” (UME) y se emplea en los reactores de propulsión naval (por ejemplo, en submarinos), armas nucleares y ciertos tipos de reactores de investigación.

Existen diferentes métodos de enriquecimiento. El proceso suele comenzar convirtiendo el concentrado de uranio (torta amarilla) a un estado gaseoso (hexafluoruro de uranio). Este gas se dirige a cilindros que giran a gran velocidad en los que, por acción de la fuerza centrífuga, los átomos más pesados, como los de U 238, son propulsados hacia las paredes y los átomos más ligeros, como los de U 235, permanecen en la parte central. Tras separar de esta manera los isótopos, se extrae gas con una concentración mayor de U 235. El proceso se repite hasta lograr un gas con la proporción deseada de U 235, que posteriormente se convertirá en un polvo de color negro (dióxido de uranio).

 

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¿Cómo se extrae?

En el siglo XX se solían extraer rocas que contenían uranio (menas) de minas a cielo abierto o subterráneas. A continuación, se trituraban y refinaban para separarlo de los demás componentes.

Durante el siglo XXI, este método ha sido remplazado poco a poco por la “lixiviación in situ”. Si bien en el año 2000 solo el 16 % se extraía con esta técnica, en 2020 esa proporción ya rondaba el 58 %.

Durante la lixivación in situ se inyecta agua mezclada con otras sustancias a los depósitos subterráneos para extraer este elemento de la roca y bombearlo hasta la superficie. Este líquido se transforma más tarde en la “torta amarilla”.

 

 

Ciclo del combustible nuclear

El ciclo del combustible nuclear es un proceso industrial, conformado por varias etapas, cuyo fin es producir electricidad a partir de uranio. Comienza con la prospección de yacimientos, seguida por la extracción y el tratamiento de las menas.

A continuación, se realizan procesos adicionales —como el enriquecimiento— para la fabricación del combustible nuclear. Una vez irradiado en los reactores, el combustible gastado se almacena hasta que su temperatura disminuya lo suficiente para transportarlo a su lugar de disposición final o reciclado.

 

 

¿Cuál es el proceso de fabricación del combustible nuclear a partir de uranio?

Durante su transformación en combustible nuclear, el uranio pasa por los estados sólido, líquido y gaseoso. Parte de la mena de uranio, un sólido, se disuelve en un líquido que se extrae durante la lixivación in situ, que después se solidifica para preparar la “torta amarilla”, que a su vez se sublima a hexafluoruro.

Dicho gas se centrifuga y se convierte en dióxido de uranio, una sustancia negra con una textura similar al polvo, que seguidamente se comprime y se expone a temperaturas elevadas para fabricar pastillas de combustible. Estas pastillas se insertan en tubos de metal que conforman los conjuntos combustibles, la principal fuente de combustible de los reactores nucleares.

 

 

Reprocesado y empobrecido

El combustible nuclear gastado puede reciclarse en plantas especializadas que producen un combustible nuclear denominado “uranio reprocesado”.

El uranio empobrecido tiene una proporción de U 235 inferior al 0,7 %. Se trata de un subproducto del enriquecimiento y es menos radiactivo que el natural. Puede constituir un desecho radiactivo de actividad baja o emplearse en la fabricación de combustible MOX (un combustible nuclear obtenido de la mezcla de óxidos de uranio y plutonio).

 

 

¿Estamos expuestos en nuestra vida diaria?

Habitualmente estamos expuestos a una dosis de radiación anual de 1 µSv por la ingesta o inhalación de uranio; un vuelo de Lima a Madrid, en cambio, nos expone a una dosis de radiación cósmica de 58,8 µSv.

Además, estamos expuestos a una dosis anual de radiación de 120 µSv por la ingesta o la inhalación de productos del decaimiento del uranio, como el radio 226 y sus derivados en el agua, el radón 222 en las viviendas y los lugares de trabajo, y el polonio 210 en el humo de cigarrillo.

 

 

En lo que respecta a la ingesta de los alimentos y el agua, la dosis de radiación media anual difiere según la dieta típica de cada país y la cantidad de uranio en el agua de diferentes lugares.

La ingesta o inhalación de cantidades considerables de uranio puede ser nociva. Las personas que desempeñan labores de prospección, extracción o procesamiento deben seguir reglas y procedimientos especiales, como el uso de vestimenta o equipos de protección, para evitar problemas de salud.