Uranio en Venezuela
Marco Hernandez
Uranio en Venezuela
Ante el aumento de noticias y opiniones son respecto a la presencia de explotaciones de uranio en Venezuela, me voy a tomar la tarea de exponer algunos puntos de interés para la discusión de esas informaciones.
Radiactividad
La radiactividad (también conocida como radioactividad, radiación nuclear o desintegración nuclear) es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía mediante la emisión de radiación, como una partícula alfa, partícula beta con neutrino o solo un neutrino en el caso de la captura electrónica, o un rayo gamma o electrón en el caso de conversión interna. Un material que contiene estos núcleos inestables se considera radiactivo. Ciertos estados nucleares de vida corta altamente excitados pueden decaer a través de emisión de neutrones, o más raramente, emisión de protones.
La radioactividad fue descubierta en 1896 por el científico francés Henri Becquerel, mientras trabajaba con materiales fosforescentes. Estos materiales brillan en la oscuridad después de la exposición a la luz, y sospechó que el brillo producido en los tubo de rayos catódicos por rayos X podría estar asociado con la fosforescencia. Envolvió una placa fotográfica en papel negro y colocó varias sales fosforescentes sobre ella. Todos los resultados fueron negativos hasta que usó sales de uranio. Las sales de uranio causaron un ennegrecimiento de la placa a pesar de estar envuelta en papel negro. A estas radiaciones se les dio el nombre de “Rayos de Becquerel”
Pronto se hizo evidente que el ennegrecimiento de la placa no tenía nada que ver con la fosforescencia, ya que el ennegrecimiento también lo producían las sales uranio no fosforescente de uranio y el uranio metálico. De estos experimentos quedó claro que había una forma de radiación invisible que podía pasar a través del papel y que estaba haciendo que la placa reaccionara como si estuviera expuesta a la luz.
Los estudios del matrimonio de Marie y Pierre Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas: el torio, el polonio y el radio. La intensidad de la radiación emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que los Curie dedujeron que la radiactividad era una propiedad atómica. El fenómeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos. Se cree que se origina debido a la interacción neutrón-protón. Al estudiar la radiación emitida por el radio, se comprobó que era compleja, pues al aplicarle un campo magnético, parte de ella se desviaba de su trayectoria y otra parte no.
Un contador Geiger es un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar. Cuando una partícula radiactiva se introduce en un contador Geiger, produce un breve impulso de corriente eléctrica. La radiactividad de una muestra se calcula por el número de estos impulsos.
La dosis equivalente es una magnitud física que describe el efecto relativo de los distintos tipos de radiaciones ionizantes sobre los tejidos vivos. Su unidad de medida es el sievert. La dosis equivalente es un valor con mayor significado biológico que la dosis absorbida.
La dosis equivalente a un plátano o banana equivalent dose (BED), es la dosis de radiación recibida al ingerir un único plátano. Es un concepto usado ocasionalmente por los defensores de la energía nuclear12 para dar una idea de los riesgos de la radiación mediante la comparación de la exposición a la radiación generada por un plátano común.
Hay muchos alimentos que son radiactivos por naturaleza, y los plátanos en particular, debido a que son ricos en potasio. El potasio contiene un 0,0117 por ciento de potasio-40 (isótopo K-40), que es radiactivo. Las fugas de radiación de las plantas nucleares suelen medirse en unidades extraordinariamente pequeñas (es típico hacerlo en becquerels). Comparando la exposición por estas causas a la dosis equivalente de un plátano se puede obtener una evaluación más realista de los riesgos reales.
En un plátano común de unos 150 g hay unos 600 mg de potasio [396 mg por cada 100 g], que contiene unos 0,070 mg de potasio radiactivo - que equivale a 18,5 becquerels. El perfil radiológico medio del plátano común es por tanto de 120,37 becquerels por kilogramo.3 La dosis equivalente de 365 plátanos (uno al día durante un año) es de 0,036 mSv en un año. Comparativamente la radiación natural en la Tierra es de 2,4 mSv año,4 por lo que simplemente vivir en el planeta Tierra durante un año representa una absorción de radiación 60 veces superior a comerse un plátano al día durante un año.
En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos más pequeños,1además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía) además de gran cantidad de energía.
La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico, lo que supone que se liberan cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la liberada en las reacciones químicas convencionales, en las que están implicadas las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.
El uranio natural se compone de tres isótopos: 234U (0,006%), 235U (0,7%), y 238U (99,3%). La velocidad requerida para que se produzca un acontecimiento de fisión y no un acontecimiento de captura es diferente para cada isótopo.
El uranio-238 tiende a capturar neutrones de velocidad intermedia, creando 239U, que decae sin fisión a plutonio-239, que sí es fisible. Debido a su capacidad de producir material fisible, a este tipo de materiales se les suele llamar fértiles.
Los neutrones de alta velocidad (52.000 km/s), como los producidos en una reacción de fusión tritio-deuterio, pueden fisionar el uranio-238. Sin embargo los producidos por la fisión del uranio-235, de hasta 28.000 km/s, tienden a rebotar inelásticamente con él, lo cual los desacelera. En un reactor nuclear, el 238U tiende, pues, tanto a desacelerar los neutrones de alta velocidad provenientes de la fisión del uranio-235 como a capturarlos (con la consiguiente transmutación a plutonio-239) cuando su velocidad se modera.
El uranio-235 fisiona con una gama mucho más amplia de velocidades de neutrones que el 238U. Puesto que el uranio-238 afecta a muchos neutrones sin inducir la fisión, tenerlo en la mezcla es contraproducente para promover la fisión. De hecho, la probabilidad de la fisión del 235U con neutrones de velocidad alta puede ser lo suficientemente elevada como para hacer que el uso de un moderador sea innecesario una vez que se haya suprimido el 238U.
Sin embargo, el 235U está presente en el uranio natural en cantidades muy reducidas (una parte por cada 140). La diferencia relativamente pequeña en masa entre los dos isótopos hace, además, que su separación sea difícil. La posibilidad de separar 235U fue descubierta con bastante rapidez en el proyecto Manhattan, lo que tuvo gran importancia para su éxito.
Menas de Uranio
La uraninita es un mineral radiactivo de la clase de los minerales óxidos según la clasificación de Strunz, rico en uranio, siendo la principal mena de este elemento. Su composición química es mayormente dióxido de uranio (UO2), pero también contiene trióxido de uranio (UO3), óxido de plomo, torio, y tierras raras.
Tambien se puede obtener uranio de fosfatos:
Utilidad de los isotopos de uranio
- Uranio 238 (99,3%)
- Uranio 235 (0,7%)
El enriquecimiento de uranio es el proceso al cual es sometido el uranio natural para aumentar la proporción del isótopo 235U. El uranio natural se compone principalmente del isótopo 238U, con una proporción en peso de alrededor del 0,7 % de 235U, el único isótopo en cantidad apreciable existente en la naturaleza que es fisionable mediante neutrones térmicos. Durante el enriquecimiento, el contenido porcentual de 235U en el uranio natural se incrementa gracias al proceso de separación de isótopos.
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 (mediante difusión gaseosa o centrifugación) o las pequeñas diferencias en las energías de transición entre niveles de los electrones (mediante excitación diferencial con láser) 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, el hexafluoruro de uranio es transformado en plantas químicas especiales en dióxido de uranio, material cerámico que se utiliza finalmente como combustible en los reactores nucleares.