Energía nuclear
Uranio, el combustible de la fisión nuclear

Puede que alguna vez te hayas preguntado cuál es el combustible de la energía nuclear o qué queman en las centrales nucleares con sus típicas torres de refrigeración echando vapor. Trataremos de ver cuál es ese combustible, su historia y de dónde viene.

Encinas Retortillo
Encina arrancada por la minera Berkeley en Retortillo, Salamanca. Foto Victorino García.
Ecologistas en Acción
1 oct 2018 06:40

El uranio es un elemento químico metálico de color plateado-grisáceo de la serie de los actínidos, su símbolo químico es U y su número atómico es 92. Por ello posee 92 protones y 92 electrones, con una valencia de 6. Su núcleo puede contener entre 142 y 146 neutrones, sus isótopos más abundantes son el U-238, que posee 146 neutrones, y el U-235, con 143 neutrones. El uranio tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza (es aproximadamente un 70% más denso que el plomo, aunque menos denso que el oro o el wolframio). Es levemente radiactivo. Fue descubierto como óxido en 1789 por M. H. Klaproth, quien lo llamó así en honor del planeta Urano, que acababa de ser descubierto en 1781.

Fisión nuclear de un átomo de U-235 inducida por un neutrón

El uranio se puede encontrar naturalmente en pequeños niveles en todas las rocas y el agua. Es el 51º elemento en orden de abundancia en la corteza terrestre, constituyendo aproximadamente de dos a cuatro partes por millón de la corteza terrestre, o unas 40 veces más abundante que la plata, por ejemplo. Algunos minerales importantes son la pechblenda (U3O8 impuro) o la uraninita (UO2).

Los isótopos son átomos con el mismo número de protones (número atómico) y diferente número de neutrones (número másico = nº de protones más neutrones). De los tres isótopos naturales del uranio, el más abundante es el U-238 (99.284% en peso), seguido del U-235 (0.711%) y el U-234 (0.0053%). De ellos, el único isótopo fisionable es el uranio-235, que de hecho es el único isótopo fisionable que existe en la naturaleza. Sus propiedades radiactivas fueron descubiertas en 1896 por Henri Becquerel, en una de las grandes casualidades de la ciencia, al descubrir la capacidad de una roca de pechblenda de impresionar una placa fotográfica en un cajón a oscuras.

Posteriormente, en los años álgidos de la investigación en la radiactividad y la estructura atómica, al inicio del siglo XX una larga serie de descubrimientos por científicos de la talla de Marie y Pierre Curie, Ernst Rutherford, Albert Einstein, Niels Bohr, George Gamow, James Chadwick, Leó Szilárd y Enrico Fermi, entre otros, llevó al descubrimiento de la fisión nuclear en 1938 por Lise Meitner, Otto Hahn, Fritz Strassmann y Otto Frisch con el bombardeo de uranio con neutrones, produciendo la fisión nuclear, en la que el núcleo del uranio captura un neutrón incidente, y se divide en dos núcleos de átomos más ligeros llamados productos de fisión, emitiendo en el proceso neutrones, rayos gamma y grandes cantidades de energía.

La fisión nuclear se descubrió en 1938 con el bombardeo de uranio con neutrones.

Por este descubrimiento Otto Hahn recibió en 1944 el premio Nobel de Química, pero obviaron, una vez más, el gran trabajo realizado por una mujer. La mujer de la foto, Lise Meitner.

Tras este descubrimiento, y en plena guerra mundial, al ver que se podía hacer una reacción en cadena descontrolada y utilizarlo como arma, comenzaron investigaciones tanto en el proyecto Manhattan en el bando aliado como en el proyecto Uranio en Alemania. En ambos trabajaron grandes investigadores de la época y, una vez más, el primer desarrollo y uso de una nueva tecnología fue dedicado a construir un arma más potente aún.

Como resultado del proyecto Manhattan, EEUU llegó a fabricar las dos primeras bombas atómicas. La primera fue Little boy, de 13 kilotones y basada en la fisión de uranio, que se lanzó el 6 de agosto de 1945 sobre Hiroshima. Fat boy, la segunda, era de 21 kilotones, estaba basada en la fisión de plutonio y cayó sobre Nagasaki el día 9 de agosto de 1945, generando las grandes cantidades de muertos, heridos y desplazados que todas conocemos.

Tras su primer uso militar, y ante el horror de la sociedad de que se pudiera volver a utilizar la tecnología nuclear como arma, comenzó la investigación y desarrollo de la producción de energía mediante la fisión nuclear con una reacción en cadena controlada. El primer reactor de fisión comercial fue el Calder Hall en Sellafield, Inglaterra, y se conectó a la red eléctrica en 1956, una vez más sin hacer un análisis previo de sus efectos a largo plazo, de los residuos que generaría o de las posibilidades y consecuencias de un accidente. Tampoco de los efectos en la biodiversidad y la salud de las poblaciones cercanas o trabajadores, a pesar de empezar a saberse los efectos de la radiación tras Hiroshima, como nos contó el Dr Michihiko Hachiya en Diario de Hiroshima (6 de agosto - 30 de septiembre de 1945), publicado en 1955.

Pero llegar a tener una barra de combustible nuclear generando energía en un reactor de fisión no es algo fácil, sino que es un largo proceso desde que se extrae el mineral de uranio, y también costoso tanto en tiempo como en procesos, materiales, impactos ambientales, residuos y energía, además de los traslados de material radiactivo por todo el planeta con sus consiguientes riesgos de accidentes e impactos energéticos y de CO2.

Primero se extrae el mineral, en forma de óxido de uranio; las mayores minas están en Canadá, Australia y Kazajistán. Se separa de las impurezas y se hace un concentrado de uranio, habitualmente conocido como “torta amarilla”. Después se convierte en hexafluoruro de uranio, UF6, que posteriormente se enriquece, pasando de la proporción natural de isótopos U-238 y U-235 (0.7% de U-235) al grado necesario para generar la reacción nuclear controlada en un reactor, que es de 3 al 5% de U-235.

No hay instalaciones en España para hacer esta primera fase de la fabricación del combustible. Inicialmente se comenzó la extracción en varias minas de uranio, tanto a cielo abierto como subterráneas, trabajando en unas peligrosas condiciones, pero con el tiempo fueron cerrando. La última de ellas, en Saelices El Chico - Ciudad Rodrigo, Salamanca, terminó su explotación en 2001 por ENUSA. ENUSA es la empresa pública que gestiona el aprovisionamiento de uranio enriquecido para las centrales nucleares del Estado. También hubo una fábrica de concentrados de uranio en Andújar (Jaen) para acondicionar el material entre 1959 y 1981, donde muchos trabajadores fueron afectados de cáncer. Actualmente, están tratando de abrir una nueva mina a cielo abierto en Retortillo, con una gran oposición nuclear, actualmente parada por el CSN y que el Ministerio de Transición Ecológica podría parar. Actualmente la mayor extracción se hace en Kazajistan, Canadá, Australia o Namibia.

El enriquecimiento tampoco se hace aquí, sino en Francia, Rusia, Canadá o EEUU. Los concentrados de uranio comprados por España en 2017 vinieron de Níger (34,60%, Rusia (25,10%), Australia (20,10%), Namibia (14,60%) y Uzbekistán (5,60%). De forma que no podemos hablar de que la energía nuclear sea una energía autóctona.

Con el uranio enriquecido se fabrican los elementos combustibles. Esta es la única parte del ciclo que actualmente se hace en el Estado, en la fábrica de ENUSA en Juzbado, Ciudad Rodrigo (Salamanca). Allí el óxido de uranio enriquecido se sinteriza en pastillas con las que luego se fabrican los elementos combustibles para las centrales españolas y para exportar. La realidad en que en el ciclo total del combustible se producen importantes consecuencias, al irse descartando material y generando residuos en cada paso del proceso.

No podemos hablar de que la energía nuclear sea una energía autóctona.

Utilizando la calculadora de impactos de la organización WISE (sigla en inglés de Servicio mundial de información sobre energía, World Information Service on Energy), que en su proyecto Uranium dispone de buenas herramientas educativas sobre los impactos desde la mina al almacén nuclear, y seguimiento de los impactos y la actualidad antinuclear, podemos ver los impactos en todo el ciclo de vida.

Tomando el ejemplo del reactor Almaraz I, su producción en 2017, 8048 GW, y suponiendo que los concentrados de uranio vinieron de la mayor mina de Níger, SOMAIR, en Tamou, que en 2015 producía a partir de una veta de un grado medio de concentración de U del 0.28%, utilizando la eficiencia de la central de Almaraz (36% = Pt /Pe/) y manteniendo el resto de los valores estándar de la calculadora, podemos ver la cantidad de materiales que se desechan en cada paso del proceso.

Fue necesario extraer 66.579 toneladas de mena de la mina (mineral de uranio con impurezas), para lo cual se desecharon 332.895 t de mineral sobrante produciendo 186 t de U que luego fueron triturados para obtener 213 t de torta amarilla, U3O8 (181 t de U), y generando 66.366 t de escombros sólidos y 66.366 m3 de residuos líquidos. En la planta de conversión a hexafluoruro de uranio obtenemos 266 t UF6 (180 tU), generando 126 t de residuos sólidos y 1.169 m3 de residuos líquidos. En la planta de enriquecimiento se utilizaron 5 GWhe de energía y 101.376 unidades de trabajo de separación (SWU que dependen del grado del material entrante, el enriquecimiento final efectuado, así como del método usado en la separación), que generaron 33,1 t de UF6 enriquecido (22,4 t de U) y 233 t de uranio empobrecido (157 t de U), frecuentemente utilizado para hacer armas.

En la planta de fabricación del combustible se fabricaron 25,2 t UO2 (22,2 tU) produciendo 11 m3 de residuos sólidos y 200 m3 de residuos líquidos. Estas 25,2 t UO2 se utilizaron en la central porque en un año se convirtieron en combustible gastado y posteriormente guardado en la piscina de la central para su enfriamiento hasta que llegue el momento de desmantelarla, emitiendo grandes cantidades de radiactividad durante 7038 millones de años para que sólo la mitad de los átomos de uranio-235 en cada barra desechada se desintegren. Este es el diagrama de bloques con la información de la simulación:


Hemos visto todos los procesos que son necesarios para tener combustible nuclear utilizable en las centrales de fisión de uranio y los residuos que van dejando a lo largo de todo el proceso. Vemos la gran cantidad de materiales que vamos desechando en todo el proceso, y todo esto sin incluir la radiactividad que se va liberando en todos los procesos y la energía que estamos utilizando para obtener los minerales de la mina, moler, purificar, compactar y los desplazamientos de material y las emisiones de CO2 asociadas. Estas lo podemos ver analizadas con mucho detalle en los trabajos de J.W. Storm van Leeuwen y P. Smith. y B.K. Sovacool, con análisis en todo el ciclo de vida de la energía nuclear. Este último da valores de 66 g CO2e/kWh, que irán en aumento al disminuir la concentración de las minas explotadas, muy superiores a los 9 g CO2e/kWh de la eólica offshore e incluso los 32 g CO2e/kWh de la fotovoltaica, y con una gran herencia de materiales que serán peligrosos y habrá que vigilar durante miles de años.

Informar de un error
Es necesario tener cuenta y acceder a ella para poder hacer envíos. Regístrate. Entra en tu cuenta.

Relacionadas

Centrales nucleares
"Radioactivo" “Radioactivo” es un espectáculo irresistible
Una nueva película muestra las experiencias de las mujeres en el accidente nuclear de Three Mile Island.
Centrales nucleares
Análisis Cierre de las nucleares y comienzo de la gestión eterna de sus residuos
Ante las voces que periódicamente se levantan en contra del cierre de Almaraz, una pertinente reflexión sobre las implicaciones reales de una central nuclear, de su vida, de su clausura y un recordatorio de su declive frente a las renovables.
Energía nuclear
Una niña evacuada Las palabras de una niña evacuada de Fukushima
Cuando se cumplen trece años del accidente de Fukushima, una niña evacuada comparte su experiencia y lo que ha perdido desde entonces.
#88971
6/5/2021 10:09

"emitiendo grandes cantidades de radiactividad durante 7038 millones de años para que sólo la mitad de los átomos de uranio-235 en cada barra desechada se desintegren". Si se emite durante tanto tiempo radioactividad quiere decir que la emisión por unidad de tiempo es muy pequeña. El Uranio 238, con una vida media de 4500 millones de años es muy poco radioactivo. Otra cosa es su toxicidad como elemento químico. O sea, su polvo te mata por envenenamiento, no por ser radioactivo.

0
0
#85178
18/3/2021 10:04

juzbado no esta en ciudad rodrigo

0
0
#72124
17/10/2020 3:49

Interesante Articulo, hasta que se pusieron feminista....

2
2
#48019
25/2/2020 21:48

¿por que se usa uranio 235 como combustible nuclear en las centrales nucleares

8
20
#23884
3/10/2018 16:03

Completo y esclarecedor artículo.
¿Podrías hacer alguno sobre el comercio, producción y control de Uranio empobrecido destinado a armas nucleares?

Lo digo en el sentido de que podríamos prescindir de la energía nuclear, pero la industria armamentística seguirá necesitando las centrales nucleares.

3
1
#55758
7/4/2020 13:04

Las centrales su usan con el fin de sacar energía no para hacer armas

2
3
Marisa
2/10/2018 22:26

He tratado de explicar o referenciar todos los tecnicismos, pero si me dices de cuáles, os lo aclaro

4
5
#23803
2/10/2018 15:34

Muy interesante, pero para incluir tecnicismos hay que explicarlos, seguro que los entendemos. No somos tontos.

0
3
#68034
21/8/2020 11:01

No se puede pretender que nos den todo masticado y ensalivado listo para tragar, poco más y pides que te hagan la digestión también. A buscar, a informarse y a culturizarse. En España tenemos siempre la mala costumbre de echar la culpa a otro de nuestras carencias. Saludos.

0
0
#75373
27/11/2020 20:47

jaja re craizy

0
0
Genocidio
Ayman Qwaider “A la gente se le pide una cantidad excesiva de dinero para poder salir de este campo de exterminio de Gaza”
Profesor especializado en educación en emergencia y educación inclusiva, Ayman Qwaider vive en Australia. Desde allí, intenta ayudar a su familia a salir de Gaza, mientras denuncia la ocupación israelí y la complicidad de la comunidad internacional.
Ocupación israelí
Opinión Las palestinas también existen
La morbilidad femenina, el conjunto de enfermedades, factores de riesgo y motivos de consulta recurrentes en las mujeres que merecen una atención específica, tiene múltiples ejes de discriminación: no es lo mismo en Suecia que en Palestina.
Palestina
Palestina Viaje al fondo del horror
El fotoperiodista Javier Bauluz cubrió la primera Intifada, la primera gran rebelión del pueblo palestino desde la creación del estado israelí.
Economía
En primera persona Instrucciones por si encuentras muerta a tu suegra
Todo el que está en el mundillo sabe que el sector funerario vive casi un duopolio de facto y lo máximo que se está dispuesto a hacer es poner una multa de vez en cuando. Cuando alguien llama a una, ni se imagina al entramado que está llamando.
Educación pública
Iglesia Semana Santa: negocios, procesiones en colegios, inmatriculaciones y fervor
Más allá de la expresión cultural, la Semana Santa tiene una esfera económica que genera millones de euros y otra social que le sirve a la Iglesia Católica para legitimar sus privilegios dentro del Estado español.
Venga, circula
Venga, circula Un paso, luego otro
Llega un día en el que vemos con claridad algo que solíamos observar en los demás pero que nunca —prometíamos— nos sucedería a nosotros.
Sexualidad
Consultorio de sexualidad ¿Qué tengo si me diagnostican Síndrome de Ovario Poliquístico?
Afecta a entre un 7 y un 13% de las mujeres en edad reproductiva, y el 70% están sin diagnosticar. Pero, ¿qué es el SOP y como podemos apaciguar sus síntomas?

Últimas

Ocupación israelí
Palestina El Salto te ofrece una camiseta para apoyar económicamente a la UNRWA
No cesamos de buscar nuevas vías para visibilizar un mayoritario clamor social que pide un alto el fuego al que apenas se da cabida en el discurso mediático convencional. Todos los beneficios de esta campaña irán destinados a la UNRWA.
Maternidad
Maternidades Reaprender la espera
El tiempo de gestación es largo y va a un ritmo distinto al que acostumbras: el ritmo natural al que desarrolla una playa, un monte, un océano. Y no estamos ya habituados a darle la mano a la pausa.
Momus Operandi
Momus operandi Todo es una narración
Nos dicen que las mentiras son la única realidad. Que aprendamos a mentirnos, que nos engañemos, que no nos importa la salud, ni los derechos laborales, ni las violencias estructurales.
Derecho a la vivienda
Derecho a la vivienda La PAH València clama por el derecho a una vivienda digna: “¿Duermen tranquilos?”
Centenares de personas protestan frente al palacio de la Generalitat para exigir que se haga efectivo el derecho a la vivienda ante la insoportable alza de los precios.
Sidecar
Sidecar Crisis intratable en la República Democrática del Congo
Una y otra vez los actores externos han fracasado a la hora de contener la escalada de violencia en la República Democrática del Congo.
Más noticias
Accidentes laborales
Accidentes laborales Detenidos tres empresarios en Galicia tras la muerte de un migrante que trabajaba sin equipo de protección
El joven de 28 años, que estaba empleado con un contrato irregular, falleció el 26 de febrero tras precipitarse desde una carretilla elevadora sin la protección necesaria para esa labor.
Deportes
Rugby femenino +35 Las Milnoh Granada, un club de rugby femenino +35 creado y gestionado por mujeres
32 mujeres nacidas en mil novecientos y pico, federadas en un equipo que les ha dado un espacio propio, sentido de pertenencia, una tribu donde “yo soy porque somos”

Recomendadas

Argentina
Argentina Myriam Bregman: “El de Milei es un típico gobierno neoliberal con recetas ortodoxas clásicas”
Quien fuera candidata de la izquierda a la presidencia en las elecciones en las que Milei salió victorioso, evalúa las consecuencias del gobierno de La Libertad Avanza y las respuestas que están dando los distintos actores políticos.
Ríos
Radiografía fluvial de España La tierra que no amaba sus ríos
Los ríos ibéricos agonizan. Casi la mitad de las masas de agua está en mal estado. Presas, sobreexplotación, contaminación y crisis climática son sus principales amenazas, con la agroindustria como mayor agresora.
Memoria histórica
Marc Solanes “Mi bisabuela luchó en el frente y fue considerada una mala madre, pero lo hizo por sus hijas”
En ‘Las niñas de Elna’ (Pollen, 2024) el periodista reconstruye la historia de las mujeres de su familia resolviendo enigmas para resignificar la imagen de la mujer en la historia.
Euskal Herria
Korrika Correr a favor del euskera cruzando fronteras
La Korrika es el mayor evento de Euskal Herria. En la última edición de esta carrera de más de 2.500 kilómetros ha participado un tercio de la población vasca.