El uranio: ¿qué es?

El uranio fue descubierto como óxido en 1789 en la pechblenda por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth, quien le puso el nombre por el planeta Urano. Al principio su única utilidad encontrada era dotar de color amarillo al cristal o a la cerámica. Pero actualmente se usa como combustible nuclear, y sus sales se emplean en fotografía y en la industria del vidrio. Uno de sus isótopos se utilizó en la fabricación de la primera bomba atómica. (Símb. U).

El número atómico del uranio es 92, lo que quiere decir que su núcleo consta de 92 protones. Es una mezcla de tres isótopos: 234 U, 235 U y 238 U.

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. Sin embargo, las varillas cilíndricas de uranio puro recubiertas con silicio y conservadas en tubos de aluminio (lingotes), se emplean en los reactores nucleares. Las aleaciones de uranio son útiles en la dilución de uranio enriquecido para reactores y en el suministro de combustibles líquidos. El uranio agotado del isótopo fisionable 235 U se ha empleado en el blindaje de los contenedores para almacenamiento y transporte de materiales radiactivos.

El uranio reacciona con casi todos los elementos no metálicos y sus compuestos binarios. Se disuelve en los ácidos clorhídrico y nítrico, pero muy lentamente con los ácidos no oxidantes: sulfúrico, fosfórcio o fluorhídrico. El uranio metálico es inerte en relación con los álcalis, pero la adición de peróxido provoca la formación de peruranatos solubles en agua.

De cada gramo de uranio natural el 99,28% de la masa es 238 U, el 0,71% 234 U y 0,005% 234 U. La relación 238 U / 235 U es constante en toda la Tierra y el resto de los planetas del Sistema Solar.

En el suelo se encuentra en concentraciones típicas de unas pocas partes por millón (ppm). Ciertas rocas contienen concentraciones de uranio suficientemente altas para ser minadas. Las rocas se llevan a una planta química donde se separa el uranio y se convierte en productos químicos de uranio o en metal.

El isótopo 235 U es útil como combustible en plantas de energía y en armamentos. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más 235 U que lo normal y se llama uranio enriquecido. La porción sobrante con menos 235 U que lo normal se llama uranio empobrecido 238 U. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico. El uranio empobrecido es el menos radiactivo, el uranio enriquecido es el más radiactivo.

Se llama uranio enriquecido al material obtenido del procesado del uranio natural para aumentar la proporción del isótopo fisionable 235 U respecto a los no fisionables (234 U y 238 U). Puesto que los diferentes isótopos del uranio son químicamente indistinguibles (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 dicha proporción.

El proceso de enriquecimiento se aplica tras haber separado el uranio de las impurezas por medios químicos. En el método utilizado a escala industrial, la difusión gaseosa, el uranio se encuentra en forma de hexafluoruro de uranio. Tras el enriquecimiento, el hexafluoruro de uranio se transforma en dióxido de uranio, material cerámico que se utiliza finalmente como combustible en los reactores nucleares comerciales.