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¿Por qué el uranio es un elemento tan importante para la tierra?

El uranio es uno de los metales más comunes en el mundo, y también si lo pensamos es uno de los elementos más importantes debido a su relación con la energía nuclear de modo que vamos a intentar dar ahora respuesta a la pregunta del ¿por qué el uranio es un elemento tan importante para la tierra?

El uranio en la Tierra

Porque el uranio es un elemento tan importante para la tierra

El uranio es un metal gris plateado aproximadamente dos veces y medio más denso que el hierro. Este elemento químico tiene el número atómico 92 y es el más pesado que ocurre naturalmente en la Tierra. Hay muchos isótopos de uranio, pero el uranio natural que se encuentra en la corteza de la Tierra consiste en solo tres isótopos: el uranio 238, el átomo natural más pesado y el más abundante (99.28%), el uranio 235 (0.71%) así como trazas de uranio 234 (0.006%).

El uranio es un elemento natural bastante común: es más abundante que la plata o el oro y se encuentra en todas partes en la corteza terrestre, especialmente en suelos graníticos o sedimentarios con leyes promedio de alrededor de 3 gramos por tonelada. Por lo tanto, el sótano de un jardín de 400 metros cuadros puede contener, a una profundidad de unos 10 metros, 24 kg de uranio. El uranio se encuentra en cantidades significativas en las profundidades de la Tierra, donde es, junto con el torio y el potasio, un elemento determinante de la energía geotérmica de nuestro planeta, por lo tanto, de su vulcanismo y su sismicidad. Finalmente, el agua de mar contiene aproximadamente 3 mg de uranio por m3 , lo que representa alrededor de 4.500 millones de toneladas de uranio.

¿Por qué el uranio es un elemento tan importante para la tierra?

¿Y porqué es tan importante? El uranio es radioactivo. Esto significa que los núcleos de sus átomos son demasiado pesados ​​para ser estables a lo largo del tiempo, de modo que se transforman espontáneamente en otros elementos radiactivos más ligeros (por ejemplo, el uranio 238 en el torio 234), que a su vez desaparecerán por la descomposición radiactiva. Solo después de una docena de desintegraciones sucesivas la cadena radiactiva da como resultado un isótopo estable de plomo (plomo 206 en el caso de la cadena de desintegración del uranio 238). Pero los isótopos del uranio natural tienen períodos muy largos de descomposición (4.500 millones de años para el uranio 238, 700 millones para el uranio 235). Cabe señalar, sin embargo, que uno de los descendientes del uranio en las cadenas de desintegración radiactiva es el radón , cuya radiactividad no es insignificante y que, al ser gaseosa, pasa al aire cuando se extrae el uranio.

Uranio es un elemento tan importante para la tierra

El uranio 235 es el único isótopo fisible natural, es decir, capaz de fragmentarse, espontáneamente o mediante captura de neutrones, en dos átomos cercanos a la masa con emisión de varios neutrones e intensa radiación gamma. El uranio 238, aunque mucho más estable y no muy fisionable, se dice que es fértil porque se puede convertir, mediante la absorción de un neutrón, en plutonio 239 que es aún más fisible que el uranio 235.

Es esta capacidad de fisión directa o indirecta lo que hace que el uranio natural sea la principal materia prima utilizada actualmente por la industria nuclear para producir electricidad, propulsar barcos y fabricar armas de gran potencia, pero también sintetiza radioisótopos para imágenes médicas, radioterapia e industria.

Operación técnica del uranio

El uranio natural es un metal que puede extraerse mediante diversas técnicas. En general, el mineral existente es bajo en uranio (algunos kilogramos por tonelada de mineral) pero excepcionalmente puede alcanzar niveles mucho más altos. Los costos de transporte fomentan un paso de concentración del compuesto en el lugar. Por métodos químicos, el mineral se procesa en una torta amarilla que contiene alrededor de 750 kg de uranio por tonelada.

La torta amarilla se purifica y se oxida a óxido de uranio (U 3 O 8 ). Luego se transforma en hexafluoruro de uranio (UF 6 ) para enriquecerlo con uranio 235 (de 0.7% a 3-5%) mediante difusión de gas o centrifugación selectiva. El uranio enriquecido puede usarse luego como una barra de combustible en las plantas de energía nuclear. Las aplicaciones militares requieren enriquecimientos mucho más altos (> 80%).

Porque el uranio es un elemento tan importante

En todo el mundo, el uranio enriquecido se utiliza en 433 reactores (a fecha de información del 18 de abril de 2014). En España. la producción de energía eléctrica nuclear es de 56.378 GWh, (dato del 2013) lo que representa el 21 % del total de la producción del sistema eléctrico nacional. En comparativa con otros países, la energía nuclear genera casi el 11% de la electricidad producida en el mundo (datos de 2012) , en Francia por ejemplo, 58 reactores nucleares producen casi el 75% de la electricidad nacional. En los Estados Unidos, un centenar de reactores producen casi el 19% de la electricidad de EE. UU.

Qué países producen uranio

La producción mundial de uranio alcanzó casi 58,400 toneladas en 2012 . Los principales países productores son:

  • Kazajstán (36.5% de la producción mundial en 2012);
  • Canadá (15.4% de la producción mundial en 2012);
  • Australia (12.0% de la producción mundial en 2012).
  • Seguido por Níger, Namibia, Rusia y Uzbekistán.

Las reservas globales de uranio recuperable a menos de  40 dólares/ lb (punto de equilibrio económico de 2010) llegarían a casi 2,5 millones de toneladas sin reconocer el potencial de Chile y China . Según el NEA, esto permitiría satisfacer la demanda mundial actual, que se supone será estable durante al menos un siglo.

Recordar que el consumo de energía nuclear constituye menos del 6% del consumo mundial de energía primaria, en comparación con más del 80% de las fuentes fósiles (petróleo, carbón, gas). Es probable que esta proporción aumente a nivel mundial en el caso de una disminución en la producción de combustibles fósiles.

Unidades de medida y figuras clave

La demanda de uranio alcanzó su punto máximo en la década de 1950 durante la carrera de armamentos entre los Estados Unidos y la URSS. Se reanudó en la década de 1970 con el inicio de la energía nuclear civil. Se estabiliza a principios de la década de 1980 cuando se construyen la mayoría de las plantas. La presión de los grupos de opinión antinucleares acentúa esta tendencia desde 1986 después del desastre de Chernobyl . El precio de la libra de uranio, de 43 dólares en 1978, cayó a 33 en 1981 y alcanzó su mínimo histórico de 7 en 2001.

La moratoria sobre la construcción de nuevas centrales nucleares, impuesta de hecho tras el desastre en 1986 de Chernobyl, finaliza con el Protocolo de Kioto que rehabilita la energía nuclear como energía “libre de carbono”. El aumento en el precio de los combustibles fósiles anima a los estados a pensar en la energía nuclear como una energía alternativa, el precio del kWh nuclear es económicamente muy atractivo. Todos estos factores explican el aumento en los precios del mercado por encima de los 120 dólares por libra de uranio en 2007. El accidente de Fukushima en marzo de 2011 abrió sin embargo un nuevo período de incertidumbre con una mayor presión de la demanda de energía.

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Uranio es un elemento tan importante

El uranio cada vez más demandado y cada vez más caro

El aumento en el precio de los combustibles fósiles es una tendencia seria durante varias décadas reforzada por el temor al efecto invernadero. Los estados están buscando alternativas al carbón, el petróleo y el gas natural (aunque la aparición de hidrocarburos no convencionales está alterando esta tendencia en algunas áreas).

La energía nuclear, por su densidad un millón de veces mayor que las energías fósiles, es la principal y muchos países la eligen por razones económicas o estratégicas como Francia. Pero esta densidad es intrínsecamente arriesgada como lo recuerdan los accidentes nucleares mencionados. Requiere una seguridad excepcional que necesita ser mejorada.

El 18 de abril de 2014, se contabilizaron 72 reactores en construcción en todo el mundo, incluyendo 28 en China, 10 en Rusia, 5 y 6 en la India y Corea ( 1 en Francia y 5 en los EE.UU.).

Cuando las existencias comprobadas de uranio de muy alta ley son insuficientes para satisfacer la demanda, los precios del uranio se transforman en un aumento . Esto ha llevado a un renovado interés en la exploración minera en los últimos años, y los depósitos antiguos se están reabriendo.

Al mismo tiempo el esfuerzo de desarrollo dereactores de cuarta generación está aumentando en todo el mundo, especialmente en China e India, para superar las limitaciones que conlleva el uso de uranio-235 y trabajar con el uranio 238, en la era nuclear “fértil y abundante”.

Consecuencias ambientales que hay que dominar

El uranio terrestre es débilmente radioactivo y seguro, mientras permanezca en su estado natural. Por lo tanto, el agua (dulce o salada) y las verduras que comemos naturalmente contienen pequeñas cantidades de uranio y no se ha demostrado que haya un impacto en la salud. Alrededor del 98% del uranio que ingresa al cuerpo no se absorbe y se evacua a través de canales naturales.

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Puede ser de otra manera con el uranio extraído de la mina. De hecho, las diferentes etapas de su extracción y su concentración para obtener la torta amarilla requieren un control estricto:

  • emisiones atmosféricas, particularmente radón, un gas radioactivo ocluido en el mineral y polvo de mineral que puede causar cáncer de pulmón;
  • descargas líquidas o sólidas para evitar la contaminación del agua subterránea, ya que el agua potable no debe contener más de 15 mg de uranio por litro de agua.

La toxicidad del uranio es de dos tipos:

  • la toxicidad química del uranio es la misma que la de otros metales pesados, como el plomo o el mercurio: los riñones son los órganos críticos. Los ataques pueden ser graves (envenenamiento por plomo, encefalopatía).
  • la toxicidad radiológica del uranio natural es claramente (40 veces) menor que su toxicidad química porque no es muy radioactiva. En realidad, todo depende de la intensidad y la duración de la exposición a la radiación.

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