El uranio, generador de energía

El uranio es un metal radioactivo natural, más denso que el plomo y casi tan duro como el acero, que se halla en todas las rocas del planeta Tierra, así como en los suelos y en el aire. Este elemento es el resultado de la mezcla de tres isotopos: 234U, 235U, y 238U, siendo este el último el más común en el mundo. Pese a constituir más del 99% del uranio natural, el 238U no puede producir una reacción de fisión en cadena. En cambio, el 235U sí se puede utilizar para producir energía de fisión. De hecho, se trata de una fuente abundante de energía concentrada, con una gran densidad energética.

El uranio como combustible

El uranio es un elemento natural tan común como el oro. No obstante, sólo una cantidad muy pequeña del uranio se puede emplear en un proceso de fusión nuclear, dado que el 235U representa menos del 1 % del uranio mundial.

Para que el uranio natural pueda fusionarse, ha de someterse a un proceso de enriquecimiento que incremente la concentración de Uranio-235, del 0.7% al 5% aproximadamente, o que el Uranio-238 se «reproduzca» en un isótopo fisible de plutonio.

Una vez enriquecido, el uranio puede emplearse como combustible primario nuclear en una central durante un período de entre 3 y 5 años, tras lo cual continúa siendo radiactivo. El uranio enriquecido admite el uso de agua, en las centrales nucleares, como refrigerante y moderador, porque este incrementa la cantidad de reacciones nucleares en el reactor.

El combustible usado, conocido como combustible gastado, se puede reciclar para originar otros tipos de combustible y utilizarse como combustible nuevo en centrales nucleares.

Uso del uranio y generación de energía

Tras enriquecimiento del uranio, este material se transforma en pastillas de combustible que se cargan en barras de combustible para las centrales. Las mismas se ensamblan en haces de combustible que se ajustan directamente en el centro del reactor, listos para la fisión.

Después de que se utiliza el uranio para generar calor, se transfiere al agua circulante, que entra en ebullición hasta convertirse en vapor, de manera directa o indirecta. Es entonces cuando el vapor presurizado es utilizado para generar el movimiento giratorio que pone en marcha la turbina y el generador, suministrando así la electricidad.

Puesto que el Uranio-235 es sometido a la fusión nuclear cuando absorbe un neutrón, este desprende mucha energía en forma de calor. Sin embargo, el Uranio-238 también puede proporcionar calor en un reactor, siempre que se pueda convertir en Plutonio-239 por medio de una serie de desintegraciones beta.

El plutonio-239, al igual que el uranio-235, es fisible y dicha fisión es capaz de proporcionar energía adicional. De hecho, provee aproximadamente 1/3 de la potencia, y alrededor de 1/2 de la energía de un reactor CANDU.

El uranio es un elemento relativamente abundante en la Tierra que, tras ser enriquecido, se utiliza para fabricar combustible para las plantas de energía nuclear.