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Extracción del metal precioso: El uranio, un elemento metálico descubierto por un químico alemán en 1789, se ha convertido en un recurso crucial en el mundo moderno. Su importancia solo se comprendió plenamente un siglo y medio después, cuando los científicos descubrieron que los átomos de uranio podían ser divididos para producir energía.
Para obtener este recurso valioso, los mineros deben descender 500 metros bajo la superficie, en uno de los mayores y más ricos depósitos de uranio del mundo, ubicado en la región norte de Saskatchewan, Canadá.
El mineral que contiene uranio se encuentra a una profundidad de 130 metros en la capa de arenisca
El mineral que contiene uranio está situado bajo una capa de arenisca saturada de agua. Para acceder a él, los mineros utilizan brocas de carburo de tungsteno, similares a dedos, para perforar la roca. Estos agujeros iniciales son para tubos que extraerán el calor del suelo y congelarán el área alrededor del mineral.
El minero opera el equipo de forma remota, trasladando una nueva sección de tubería cada metro y medio, hasta alcanzar una profundidad de 130 metros en la capa de arenisca. Este proceso puede tardar hasta 8 días en completarse, y hay 200 de estos tubos configurados para rodear el depósito mineral.
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Vea cómo este poderoso mineral es extraído de las minas
Una planta de congelación en la superficie enfría una solución de salmuera de cloruro de calcio a -30 grados Celsius y la distribuye a través de los tubos de congelación. La salmuera absorbe el calor mientras congela el suelo alrededor, creando un ambiente estable y encapsulado en hielo para que los mineros trabajen. Con el suelo ahora estabilizado, los mineros están listos para extraer el mineral.
Refinando el uranio
Utilizando un agujero piloto como guía, los mineros perforan un agujero más grande para acceder a la roca que contiene uranio. El mineral, que contiene aproximadamente un 15% de uranio, se carga en un carrito y se escanea para medir su radiactividad. El mineral de alta calidad, con un contenido promedio de uranio alrededor del 18%, es transportado a una planta ubicada a 80 kilómetros de distancia.
En la planta, el material que contiene uranio se tritura y muele hasta convertirse en un polvo fino, que luego se mezcla con agua para crear una pasta. Esta pasta se bombea a la superficie, donde pasa por una serie de procesos químicos para extraer y purificar el uranio. El uranio se convierte primero en gas, que luego se alimenta a centrífugas para separar el isótopo uranio-235, el componente clave para crear una reacción en cadena en reactores nucleares.
Transformando uranio en combustible
El polvo de uranio enriquecido se convierte luego en trióxido de uranio, una forma química intermedia en la cadena de procesamiento del combustible. Este polvo se transporta a una planta de procesamiento de combustible nuclear, donde se procesa en dióxido de uranio, la forma química requerida para el combustible nuclear.
El polvo de dióxido de uranio se prensa en pequeños pellets usando varias toneladas de presión. Estos pellets, del tamaño de un cacahuate, se cargan luego en tubos de aleación de zirconio para crear varillas de combustible. Las varillas de combustible se ensamblan en conjuntos de combustible, que son los componentes clave que se insertarán en el núcleo de un reactor nuclear.
Energizando la red
Una vez que los conjuntos de combustible están listos, son transportados a una planta nuclear, donde serán cargados en el núcleo del reactor. Dentro del reactor, los átomos de uranio-235 sufren fisión, liberando energía en forma de calor. Este calor se utiliza para convertir agua en vapor, que a su vez acciona turbinas para generar electricidad.
Un solo conjunto de combustible, que contiene aproximadamente 30 varillas de combustible, puede generar suficiente calor para suministrar energía a 100 casas durante un año. Las varillas de combustible usadas, altamente radiactivas y extremadamente calientes, deben ser almacenadas en piscinas llenas de agua durante 10 años antes de que puedan ser desechadas de manera segura. Estas varillas usadas, que suman más de 700,000, se almacenan en las profundidades de la instalación de almacenamiento de la planta, un testimonio del inmenso poder y potencial del uranio como fuente de energía.
Qué es el uranio enriquecido
Los átomos de uranio tienen diversas variantes, llamadas isótopos. Todas tienen el mismo número de protones en el núcleo, pero diferentes números de neutrones. El uranio encontrado en la naturaleza tiene una concentración del 99,27% de la variante llamada U-238 y un 0,72% de la variante U-235, que se utiliza como combustible y para la producción de armas.
El uranio enriquecido es aquel que tiene una alta concentración de la variante U-235. El enriquecimiento se realiza mediante la adición de gas hexafluoruro de uranio a las centrífugas que separan el isótopo más adecuado para la fisión nuclear, el U-235.
El uranio con baja concentración de U-235 (del 3% al 5%) se utiliza para la producción de combustible de plantas nucleares. El que tiene una concentración de al menos el 20% se utiliza normalmente para investigaciones. En cambio, el uranio con un 90% de U-235 puede ser utilizado para la producción de armas nucleares.
El viaje del uranio es un proceso complejo y fascinante
El viaje del uranio, desde su extracción en las profundidades de la tierra hasta su transformación en combustible nuclear, es un proceso complejo y fascinante. Al entender las meticulosas etapas involucradas en la liberación del poder de este metal precioso, podemos apreciar mejor el papel crítico que desempeña en satisfacer las demandas energéticas del mundo. A medida que continuamos explorando y aprovechando el potencial del uranio, debemos hacerlo con el máximo cuidado y responsabilidad, asegurando la seguridad y sostenibilidad de este recurso vital para las generaciones futuras.
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