URANIO
Uranio
Características físicas
El uranio cuyo
símbolo químico es “U”, presenta color plateado-grisáceo y número atómico 92.
Tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos que se encuentran en
la naturaleza
Peso atomico
Su peso atómico es
de 238.02891 u
Estructura atómica
El uranio es un elemento químico metálico de color
plateado-grisáceo de la serie de los actínidos, su símbolo químico es U y su
número atómico es 92. Por ello posee 92 protones y 92 electrones, con una
valencia de 6.
Propiedades
El uranio es un metal muy denso, fuertemente
electropositivo y reactivo, dúctil y maleable, pero mal conductor de la
electricidad. Muchas aleaciones de uranio son de gran interés en la tecnología
nuclear, ya que el metal puro es químicamente activo y anisotrópico y tiene
propiedades mecánicas deficientes.
¿en que se usa?
El principal uso del uranio en la actualidad es como
combustible para los reactores nucleares que producen el 3 % de la energía
generada por el ser humano en el mundo. El 238U se convierte en plutonio en los
reactores reproductores. El plutonio puede ser usado en reactores o en armas
nucleares.
De donde se extrae
En la naturaleza se presenta
en muy bajas concentraciones (unas pocas partes por millón o ppm) en rocas,
tierras, agua y los seres vivos. Para su uso el uranio debe ser extraído y
concentrado a partir de minerales que lo contienen, como por ejemplo la
uranitita (ver minería del uranio).
Como se procesa para llegar a
los reactores nucleares.
Paso 1: Fase de exploración y minería por lixiviación
“in situ”, a cielo abierto o subterránea para extraer el uranio que normalmente
se procesa para reducir el material a un tamaño uniforme de partícula, para, a
continuación, realizar la molienda produciéndose un polvo seco formado por uranio
natural, llamado “yellow cake” (torta amarilla), que se vende en el mercado del
uranio como U3O8.
El uranio es abundante en la naturaleza, sin embargo,
se encuentra en proporciones muy pequeñas en las rocas de la corteza terrestre.
Estas rocas se trituran y muelen para facilitar los tratamientos químicos
posteriores (lixiviación, clarificación y refinado) para extraer el uranio que
contienen de forma de un sólido de color amarillo, llamado “yellow cake” (torta
amarilla). Está formada mayoritariamente por U3O8 y se seca para continuar con
el proceso.
Etapas para la obtención del combustible nuclear a
partir del uranio
Paso 2: Primera fase de conversión (U3O8 a UF6). Esta
etapa consiste en que el concentrado de uranio, U3O8, debe ser convertido en hexafluoruro
de uranio, UF6, que se encuentra en fase gaseosa y es la forma requerida por la
mayoría de las plantas de enriquecimiento de uranio, requisito necesario para
utilizar el uranio como combustible nuclear.
Paso 3: Enriquecimiento. La concentración del isótopo
fisionable U-235 (0,71% en el uranio natural) es inferior a la requerida para
mantener una reacción nuclear en cadena en los reactores de agua ligera. El UF6
natural, por tanto, debe ser enriquecido en el isótopo fisionable para que se
pueda utilizar como combustible nuclear. Los diferentes niveles de
enriquecimiento dependen del reactor, pero para un reactor de agua ligera
normalmente está enriquecido hasta cerca del 5% de U-235 pero también se
requiere uranio enriquecido a concentraciones más bajas. El enriquecimiento se
consigue utilizando por lo general, difusión gaseosa o centrifugado de gas.
Paso 4: Segunda fase de conversión (UF6 a UO2).
Para su uso como combustible nuclear, el UF6 enriquecido se convierte en polvo
de dióxido de uranio (UO2) que es compactado en pastillas cilíndricas cerámicas
de 1 cm de diámetro por 1 cm de alto aproximadamente con unas características
estables a temperaturas elevadas como las que soportarán en el interior del
reactor.
Cómo funcionan los rectores
nucleares a base de uranio
La fisión del uranio se lleva a cabo en el reactor
nuclear, liberando una gran cantidad de energía que calienta el agua hasta
evaporarla. Una vez ahí, las aspas de la turbina giran por la acción del vapor
y mueven el generador, que trasforma la energía mecánica en electricidad.
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