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 alrededor del 0,7 % de 235U, el únicoisótopo 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 o las pequeñas diferencias en las energías de transición entreniveles de los electrones 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, la difusión gaseosa, el uranio se encuentra en forma de hexafluoruro de uranio. Tras el enriquecimiento, elhexafluoruro 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. En las diferencias en los niveles energéticos, se basa la separación por rayos láser.
Las técnicas necesarias para elenriquecimiento 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.
Métodos
La separación de isótopos es una actividad difícil y que requiere intensa energía. Enriquecer uranio es difícil porque los dos isótopos son muy similares enpeso: el 235U es sólo un 1,26% menos pesado que el 238U. Se han utilizado varias técnicas para el enriquecimiento, y otras más están en fase de investigación. En general, estos métodos explotan las ligeras diferencias en el peso atómico de los varios isótopos. Se han realizado trabajos que usarían la resonancia magnética nuclear, aunque no se conoce si estos procesos han sido puestos en produccióncomercial.
Difusión térmica
La difusión térmica utiliza el intercambio de calor a través de una delgada capa de líquido o gas para conseguir la separación de isótopos. El proceso se beneficia del hecho de que las más ligeras moléculas de gas del 235U, se difundirán hacia la superficie caliente, mientras que las más pesadas del 238U, lo harán hacia la superficie más fría.
Difusión gaseosa
Ladifusión gaseosa es una tecnología utilizada para producir uranio enriquecido 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 235U y las que contienen 238U. A lo largo de la Guerra fría, la difusión gaseosa jugó un papel importante en la técnica del enriquecimiento de uranio, a pesar delo cual actualmente ha sido casi por completo sustituida por nuevos métodos.
Gas centrifugado
El proceso de gas centrifugado utiliza un gran número de cilindros rotativos en formaciones en paralelo y en serie. Esta rotación crea una fuerza centrífuga muy fuerte, de modo que las moléculas más pesadas que contienen 238U, se desplazan hacia la parte exterior del cilindro, mientras que las másligeras del 235U se recogen más cercanas al centro. Este proceso requiere mucha menos energía que el viejo de difusión gaseosa, para conseguir la misma separación, por lo que lo ha prácticamente remplazado totalmente.
El centrifugado rápido
El centrifugado Zippe es una mejora sobre el centrifugado de gas convencional, siendo la principal diferencia el uso del calor. Se calienta el fondo de los...