Usos

El uso del uranio se reduce al combustible nuclear para cuya fabricación existen las siguientes etapas:

   - 1ª Conversión. Existen diversas formas o tecnologías de reactores nucleares, aunque la mayor de los reactores usan como combustible el UO2, enriquecido en el isótopo 235 hasta el 4 al 5%. Para conseguir esto, debe partirse del uranio natural, que sólo tiene el 0,7% de dicho isótopo, e ir quitándole parte de su contenido en el isótopo 238.

    Para que ello sea posible con las actuales tecnologías es necesario que el uranio se encuentre en una forma química de fácil gasificación. Esa forma química es el hexafluoruro de uranio o UF6 que tiene la peculiaridad de que en condiciones normales es un sólido, pero que a determinada temperatura, baja, se sublima. Esto nos ahorrará mucha energía. Pasar los concentrados de uranio a UF6 es lo que se denomina 1ª conversión.

    - Enriquecimiento. Un átomo de U235 no difiere demasiado de otro de U238. Sus propiedades químicas son idénticas, luego no las podemos usar para separarlos; pero un átomo de U238 es algo más grande que un átomo de U235 y ligeramente más pesado. Usando esta pequeñísima diferencia, mediante sofisticadas técnicas se pueden separar los átomos de uno u otro isótopo. Actualmente las técnicas conocidas son tres:

        o Difusión Gaseosa.
        o Centrifugación.
        o Separación con Rayo Láser (en desarrollo)

    - 2ª Conversión. Después de enriquecimiento, nos encontramos con hexafloruro de uranio UF6, enriquecido en el isótopo 235. Sin embargo, la forma en la que se usa el uranio en el reactor es en forma de UO2, por lo que será necesario convertirlo a esta sustancia.

   - Fabricación de los elementos combustibles. La forma y diseño de los elementos de combustible depende de las tecnologías usadas en cada uno de ellos. Por lo tanto, existen multitud de diseños, aunque todos ellos no pretenden otra cosa que distribuir adecuadamente el uranio en el reactor, de manera que la reacción sea eficaz y al mismo tiempo controlable, pero que también que permita un fácil intercambio de calor con el medio refrigerante.

   En los reactores nucleares, para usos civiles, los elementos combustibles son haces de barras, en cuyo interior se disponen el uranio en forma de pastillas, las cuales se introducen dentro de barras de una aleación especial, con un alto contenido de circonio y se sellan soldándoles en sus extremos los correspondientes tapones. Posteriormente, esas barras se unen en haces, cuadrados o hexagonales, mediante unas estructuras de tubos y rejillas, que unidas con un cabezal inferior y otro superior, forman un esqueleto que sirven para su manipulación e introducción en el reactor.

   Generación de Electricidad. Las centrales nucleares modernas sólo necesitan ser recargadas cada 18 a 24 meses con aproximadamente 25 t de UO2. Lo cual, teniendo en cuenta su alta densidad, ocupa muy poco espacio. De esta manera, le permitiría a un país disponer de reservas estratégicas con facilidad.

   Las centrales eléctricas son muy semejantes a las centrales térmicas convencionales, ya sean de gas, carbón, o de fuel. La única diferencia con respecto a ellas, es que en la caldera nuclear, el reactor donde se genera calor, no existe combustión, es decir, no emite gases de efecto invernadero. Dada la naturaleza radioactiva se requieren estructuras de seguridad y de protección y lo que se suele llamar redundancia de equipos, es decir, equipos duplicados de manera que ante el fallo de uno entre el otro inmediatamente en funcionamiento.

   En los reactores modernos se utiliza el agua como refrigerador y moderador. La forma en la que se maneja el agua da lugar a dos tipos de reactores: los que usan agua en ebullición (BWR) y los que usan agua a presión (PWR) . En los primeros, el agua al circular por el núcleo del reactor hierve y pasa a estado de vapor, que después de secado, va directamente a la turbina. En los segundos, la presión existente en el núcleo del reactor es lo suficientemente alta como para que el agua, a pesar de haber alcanzado una temperatura no hierva y no forme vapor. En este caso, el agua que circula por el núcleo calienta en un intercambiador de calor –generador de vapor- el agua de otro circuito independiente, vaporizándola, siendo éste vapor el que mueve la turbina.