Así es el complicado y caro proceso para enriquecer uranio

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Cuando alguien como Donald Trump es presidente de la nación más poderosa del mundo, uno puede esperar cualquier cosa. Lo último que ha hecho el mandatario norteamericano es retirarse del acuerdo nuclear con Irán, y aunque la nación islámica no tenía como objetivo construir un arsenal nuclear, dado el contexto, sería bueno repasar cómo ocurre el proceso de enriquecimiento del uranio.

El enriquecimiento de uranio es uno de los pasos clave en la construcción de armas nucleares. Pero debido a que solamente un cierto tipo de uranio funciona en reactores nucleares y bombas, este tiene que separarse del tipo más común de uranio. Este proceso requiere una gran cantidad de habilidades de ingeniería, a pesar del hecho de que la tecnología necesaria para hacerlo tiene décadas de antigüedad. El desafío no radica, entonces, en averiguar cómo separar el uranio, sino en construir y ejecutar el equipo necesario para la tarea.

Un proceso complicado

Los átomos de uranio, al igual que los átomos de cualquier elemento, aparecen en la naturaleza en variedades llamadas isótopos, y cada isótopo tiene una cantidad diferente de neutrones en su núcleo.

En este caso, el uranio-235, un isótopo que constituye menos del 1% del uranio natural, proporciona el combustible para reactores nucleares y bombas nucleares, mientras que el uranio-238, un isótopo que representa el 99% del uranio natural, no tiene uso nuclear.


Uranio en su forma natural
Wikimedia Commons

La clave de su separación es que los átomos de uranio-235 pesan un poco menos que los átomos de uranio-238. Para separar la pequeña cantidad de uranio-235 que está presente en cada muestra natural de mineral de uranio, los ingenieros primero usan una reacción química para convertir el uranio en un gas.

Luego, el gas se coloca en tubos de centrífuga (tubos cilíndricos del tamaño de una persona o más). “Cada tubo gira sobre su eje a velocidades increíblemente altas, empujando las moléculas de gas más pesadas de uranio-238 hacia el centro del tubo, dejando las moléculas de gas de uranio-235 más ligeras cerca de los bordes del tubo, donde pueden ser succionadas”, explica a Live Science, Jeff Binder, el gerente del programa de producción de isótopos en Oak Ridge National Laboratory en Oak Ridge, Tennessee.

Cada vez que se centrifuga el gas, solo se extrae una pequeña cantidad de gas de uranio-238 de la mezcla, por lo que los tubos se usan en serie. Cada centrífuga extrae un poco de uranio-238, y luego pasa la mezcla de gas ligeramente refinada al siguiente tubo, y así sucesivamente. Luego de cientos de miles de repeticiones, el gas que queda en el tubo está compuesto casi por completo de uranio. -235.

"¿Conoces el final de Indiana Jones [En busca del arca perdida] donde están almacenando cosas y no se puede ver el final? Así es como se ven estos edificios", dijo Jerry Klein, quién fue gerente comercial del programa de producción de isótopos en el Laboratorio Nacional Oak Ridge. "Fila tras fila de centrífugas. Cientos y miles de ellas", agregó.

Después de separar el uranio-235 gaseoso a través de muchos pasos, los ingenieros usan otra reacción química para convertir el uranio gaseoso de nuevo en un metal sólido, explicó Klein. Ese metal puede ser moldeado para usar en reactores o bombas.

Además, es bastante caro

Debido a que cada paso solo purifica una pequeña cantidad, las naciones solo pueden utilizar centrífugas diseñadas con los niveles más altos de eficiencia. De lo contrario, producir incluso una pequeña cantidad de uranio 235 puro se vuelve extremadamente caro.

Además, diseñar y fabricar los tubos de centrífuga requiere un nivel de inversión y conocimientos técnicos que están fuera del alcance de muchos países. Los tubos requieren tipos especiales de acero o compuestos para resistir las presiones extremas de rotación, deben ser perfectamente cilíndricos para maximizar la eficiencia y son fabricados por máquinas especializadas casi tan difíciles de construir como los propios tubos, explicó Nietert.

Para poner en perspectiva el esfuerzo que requiere separar el uranio, para construir la bomba que estalló en Hiroshima. Estados Unidos necesitó 62 kilogramos de uranio-235, de acuerdo con el libro "La fabricación de la bomba atómica" (Simon & Schuster, 1995).

Así mismo, la separación de esos 62 kilos de casi 4 toneladas de mineral de uranio tuvo lugar en el edificio más grande del mundo y utilizó el 10% de la electricidad total del país. Construir la estructura tomó 20,000 personas, operar las instalaciones, otras 12,000 y la inversión fue el equivalente a 7.2 mil millones de dólares actuales, de acuerdo con la Oficina de Estadísticas Laborales de EEUU.

Varios países están persiguiendo generar energía atómica debido a que, a pesar de todo, es una fuente barata para producir electricidad. Desde el año pasado, la India está intentando probar un nuevo tipo de reactor nuclear, y los Países Bajos están haciendo experimentación con torio.

 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, tecnología que suma.

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