Ingenieria

ABASTECIMIENTO DE RECURSOS NUCLEARES

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Características del uranio
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Se descubre en 1789. Es un metal plateado blanquecino en estado puro. Tiene una densidad muy alta: 19 g/cm3. Los principales minerales del uranio son: la pechblenda, la uraninita, la carnonita, la autonita y la torbenita. El U es unas 700 veces más abundante que el oro, tan común como el estaño yunas 6 veces más abundante que el yodo en la corteza terrestre. Se encuentra en unas cuatro partes por millón en el granito, que constituye el 60% de la corteza terrestre. En los primeros 10 Km. de la corteza hay unas 5 1013 toneladas de U. Todos los océanos del mundo contienen unas 4 109 toneladas de U.

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Concentraciones típicas del uranio
Mena de muy alta ley (Canadá) - 20% U
Mena de altaley - 2% U, Mena de baja ley - 0.1% U, Mena de muy baja ley* (Namibia) - 0.01% U

200000 ppm U
20000 ppm U 1000 ppm U 100 ppm U

Granito
Rocas sedimentarias Corteza continental terrestre (media) Agua de mar

4-5 ppm U
2 ppm U 2.8 ppm U 0.003 ppm U

Mineral de pechblenda
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Uranio
• A día de hoy los reactores operan con U. • El U natural tiene una abundancia isotópica, en número deátomos, de 0,0055% de 234U, 0,720% de 235U y 99,275% de 238U. • Expresada la abundancia en términos de masa el 235U tiene una abundancia másica del 0,711%. • El nucleído físil en los reactores es el 235U.
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El ciclo del combustible nuclear

• Definición: Progresión de las diferentes etapas relacionadas con el procesamiento del combustible nuclear desde su extracción de la mina de uraniohasta su disposición última del residuo. • Diferencia esencial: la disposición final del Pu y resto de productos.
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U n,

239

U

239 23.5 m

Np

239 2.35 d

Pu
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El ciclo del combustible nuclear-2

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El ciclo del combustible nuclear-3
Los ciclos del combustible difieren en la naturaleza del combustible empleado, la historia del combustible, y la manera de manejar elcombustible tras su retirada del reactor al final de su vida útil.

• Ciclo de sentido único o abierto
• Ciclo de reprocesado o cerrado parcial:

combustible MOX.
• Ciclo de reproducción o cerrado. Aún no se emplea. (Reactores rápidos)
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El ciclo del combustible nuclear-4
•Ciclo abierto

El combustible gastado es considerado residuo radiactivo de alta actividad y se gestiona como tal,almacenándolo en instalaciones temporales específicas (ATC o ATI). La vida operativa de estos almacenes varía de unos países a otros, situándose entre 50 y 100 años. Después, el AGP.

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El ciclo del combustible nuclear-5
•Ciclo cerrado parcial Tal y como está en el momento que se extrae de la centrales no puede seguir produciendo energía, pero sí se reprocesa sí, ya que se puede obtener másuranio nuevo, así como plutonio. Con los reprocesados se puede conseguir nuevo combustible, denominado REPU, en el caso de que esté compuesto de uranio reprocesado o MOX (óxidos mixtos de plutonio y uranio) en el caso de que esté compuesto de uranio y plutonio en forma de óxidos.

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El ciclo del combustible nuclear-6
•Ciclo cerrado o de reproducción

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Demanda anual de uranio en unLWR
Minería 20000 toneladas de mineral de U al 1% o 200 toneladas de U natural 230 toneladas de óxido de uranio (que contiene 195 Tm de U)

Concentración Conversión

288 toneladas de UF6 (con 195 Tm de U) 35 toneladas de UF6 enriquecido (con 24 Tm de U Enriquecimiento enriquecido)
Fabricación del 27 toneladas de UO2 (con 24 Tm enriquecido U) combustible Operación del reactor Residuos delcombustible 8640 millones de kWh (8,64 TWh) de electricidad a pleno rendimiento 27 Tm conteniendo 240 kg de Pu y transuránidos, 23 Tm de U (0,8% 235U), 1110 kg de productos de fisión.
Caso de un reactor PWR típico de 1000 MWe.
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Reacciones en el combustible de U

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Explotación minera
Yacimientos Minería por lixiviación “In situ”. Subterránea convencional Producción 46% 30%
Datos de...