Ciclo combustible nuclear

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
Facultad de Ciencias Químicas

EL CICLO DEL COMBUSTIBLE NUCLEAR

Ingeniería Nuclear
Titulación de Ingeniería Química
Juan E. Cermeño Puertas
Profesor: Mercedes Martínez Rodríguez

Madrid, 29 de enero de 2013

ÍNDICE

1. Introducción .................................................................................................................. 32. Extracción del mineral de uranio .................................................................................. 4
2.1. Operaciones en planta de tratamiento .................................................................... 4
2.1.1. Lixiviación ácida ............................................................................................. 5
2.1.2. Lixiviación alcalina......................................................................................... 7
2.1.3. Lixiviación in situ ............................................................................................ 7
3. Conversión y enriquecimiento del uranio ................................................................... 10
3.1. Conversión de U3O8 a UF6................................................................................... 10
3.2. Enriquecimiento del UF6 ...................................................................................... 11
3.2.1. Difusión gaseosa ............................................................................................ 11
3.2.2. Separación electromagnética ......................................................................... 12
3.2.3.Difusión térmica ............................................................................................ 12
3.2.4. Centrifugación ............................................................................................... 13
4. Fabricación de elementos combustibles ..................................................................... 15
5. Reacción del combustible nuclear.............................................................................. 17
6. Reprocesado del combustible ..................................................................................... 20
6.1. Proceso PUREX ................................................................................................... 20
6.2. Mezcla de óxidos de combustible (MOX)........................................................... 23
7. Almacenamiento de los residuos nucleares ................................................................ 25
7.1. Almacenamiento intermedio ................................................................................ 27
7.2. Almacenamiento definitivo .................................................................................. 28
8. Bibliografía................................................................................................................. 30

1. Introducción
El ciclo del combustible nuclear engloba los distintos procesos que sufre el uranio
utilizado como combustible en las centrales nucleares: desde su extracción en mina hasta el
confinamiento en depósitos de seguridad, pasando por su utilización en el reactor nuclear.
Se habla deun ciclo cerrado ya que este proceso constituye una cadena cerrada, en el
que se puede recuperar parte del combustible no gastado en el proceso de fisión para mejorar
el rendimiento del proceso global. El ciclo del combustible nuclear consta, a grandes rasgos,
de las siguientes etapas:
 Extracción del mineral de uranio en minas.
 Separación y concentración del mineral.
 Enriquecimientodel uranio (separación isotópica).
 Fabricación de elementos combustibles (pastillas UO2).
 Reacción: el elemento combustible (U-235) se quema y sufre la reacción de
fisión.
 Reprocesado del combustible gastado (separación U-235 para reutilización).
 Reutilización de óxidos de uranio y plutonio para nuevo combustible.
 Almacenamiento de residuos (productos de fisión, transuránicos) y/o...