El uranio

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Enriquecimiento de uranio
El enriquecimiento de uranio es el proceso al cual es sometido el uranio natural para obtener el isótopo 235U conocido como uranio enriquecido. El contenido porcentual de 235U en el uranio natural ha sido incrementado a través de un proceso de separación de isótopos. El uranio natural se compone principalmente del isótopo 238U, con una proporción en peso de alrededordel 0,7 % de235U, el único isótopo en cantidad apreciable existente en la naturaleza que es fisionable mediante neutrones térmicos.
Puesto que los diferentes isótopos del uranio son químicamente indistinguibles, ya que la corteza electrónica de todos ellos tiene la misma estructura, es necesario aprovechar las diferencias en propiedades físicas como la masa (mediante difusión gaseosa ocentrifugación) o las pequeñas diferencias en las energías de transición entre niveles de los electrones (mediante excitación diferencial con láser) para aumentar la proporción de 235U con respecto al valor que se encuentra en la naturaleza.
El proceso de enriquecimiento se aplica tras haber separado el uranio de las impurezas por medios químicos. En el método históricamente utilizado a escala industrial, ladifusión gaseosa, el uranio se encuentra en forma de hexafluoruro de uranio. Tras el enriquecimiento, el hexafluoruro de uranio es transformado en plantas químicas especiales en dióxido de uranio, material cerámico que se utiliza finalmente como combustible en los reactores nucleares.
En el proceso de diferencia de masas se basan el método de difusión a través de membranas y los calutrones. Enlas diferencias en los niveles energéticos, se basa la separación por rayos láser.
Las técnicas necesarias para el enriquecimiento son suficientemente complejas como para necesitar un laboratorio avanzado y de importantes inversiones de capital, pero lo suficientemente sencillas como para estar al alcance de prácticamente cualquier país del mundo. En las condiciones de operación de los reactorescomerciales de agua ligera, el isótopo 235U presenta una sección eficaz defisión mayor que los otros nucleidos del uranio. Para conseguir una tasa de fisiones suficientemente alta como para mantener la reacción en cadena es necesario aumentar la proporción del nucleido235Uranio en el combustible nuclear de tales centrales.
En el Proyecto Manhattan al uranio enriquecido se le denominó en códigooralloy, abreviatura de Oak Ridge alloy (aleación), por la planta en la que el uranio era enriquecido. El término oralloy todavía se usa en ocasiones para referirse al uranio enriquecido.
El 238U que permanece tras el enriquecimiento es conocido como uranio empobrecido (depleted uranium, en inglés), y es considerablemente menos radiactivo incluso que el uranio natural, a pesar de que esextremadamente denso y útil para vehículos blindados y armas para atravesar blindajes y otras aplicaciones en las que se requiera una alta densidad.
Grados
Uranio altamente enriquecido (Highly enriched uranium (HEU))
El uranio altamente enriquecido tiene una concentración superior al 20% de 235U.
El uranio fisible en las armas nucleares normalmente contiene 85% o más de 235U conocido como "nivel paraarmas" (weapons-grade), esto es debido a que la presencia de demasiada concentración del isotopo 238U inhibe la descontrolada reacción nuclear en cadena que es la responsable de la potencia del arma.
El uranio altamente enriquecido también se utiliza en la propulsión nuclear marina, donde su concentración es como mínimo del 50%, pero normalmente excede del 90%.
Uranio de bajo enriquecimiento(Low-enriched uranium (LEU))
El uranio de bajo enriquecimiento tiene una concentración inferior al 20% de 235U.
Para uso en los reactores de agua ligera comerciales (LWR=Light water reactor), los más extendidos mundialmente, el uranio está enriquecido del 3 al 5% con 235U. No hay un riesgo directo de explosión. El LEU utilizado en reactores para investigación está enriquecido del 12% al 19,75% con...
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