Tanto el Enriquecimiento como el Reprocesamiento de Uranio marcan la separación entre las naciones que dominan la tecnología nuclear que predomina en el mundo actual, de las que no.
Hay que tener en mente que el Uranio Natural existente en nuestro planeta tiene una concentración mayoritaria de un 99,27% del isótopo Uranio-238, mientras que solo un 0,72% del isótopo Uranio-235, el cual es el isótopo fisionable (separable) por medio de la interacción con un neutrón térmico. Esto pone de manifiesto que la concentración del Uranio efectivamente utilizable para la creación de reacciones en cadena es muy baja, lo que implica un significativo desarrollo tecnológico y una controlada administración del combustible que es utilizado por un país. Cabe destacar que existen ciertos tipos de reactores específicos que utilizan el Uranio Natural como combustible, con un nivel de enriquecimiento que bordea el 4%.
En base a esto, podemos definir al Enriquecimiento como el proceso tecnológico destinado a incrementar la concentración del isótopo fisible U-235, a partir del isótopo U-238 contenido mayoritariamente en el Uranio Natural existente en la tierra. Para llevar a cabo el Enriquecimiento, se han demostrado diversos métodos como la Difusión Gaseosa/Térmica, Separación Electromagnética, Centrifugado Gaseoso, por Toberas, por Láser, Separación Química, etc. Sin embargo, solo los procesos de Difusión Gaseosa y el Centrifugado Gaseoso se han consolidado en operación a escala comercial.
MÉTODO DE DIFUSIÓN GASEOSA
Foto: http://www.nrc.gov/
Este proceso consiste el compuesto Hexafluoruro de Uranio (UF6) en forma gaseosa es lentamente introducido en tuberías, donde posteriormente es bombeado a través de membranas porosas. Cada orificio de estas membranas son lo suficientemente pequeñas para que las moléculas de este gas circulen. De esta forma, el enriquecimiento tiene lugar cuando las moléculas más livianas del UF6, conformadas por el isótopo fisible U235 y U234, tienden a difundirse más rápido que las moléculas pesadas conformadas por el isótopo U238 (cabe destacar que la difusión toma lugar a través de cientos filtros o membranas) logrando en consecuencia que los isótopos enriquecidos sean separados de los empobrecidos, para luego ser retirados en forma gaseosa de las tuberías y condensado para tomar la forma líquida y ser vertido en contenedores. Así, este Uranio enriquecido en forma líquida es enfriado y solidificado para ser sometido al proceso de fabricación de las vainas o pellets de combustibles que permitirán generar la reacción nuclear en cadena una vez que interactúen con un neutrón incidente.
MÉTODO DE CENTRIFUGADO GASEOSO
En este proceso, el Hexafluoruro de Uranio (UF6) en forma gaseosa en conducido a través de una gran cantidad de cilindros conectados entre sí, arreglados en una gran cantidad de corridas lineales y paralelas. Al llegar el gas a uno de estos cilindros, es sometido a una altísima velocidad rotatoria creando de esta forma una gran fuerza centrífuga que provoca que las moléculas mas pesadas de este gas conformadas por el isótopo U238 , se dirijan hacia las paredes del cilindro, mientras que las moléculas mas livianas que contienen el isótopo U235 son recolectadas desde el centro del cilindro. Esta corriente de gas enriquecido es entonces dirigida hacia su almacenamiento, mientras que la parte del gas empobrecido que aún contiene una fracción del isótopo fisible U235 es nuevamente sometida a esta fuerza centrífuga en otro cilindro.
El Reprocesamiento por otro lado, lo conforman una serie de actividades que buscan reutilizar parte del combustible ya usado en las centrales nucleares de potencia, con la finalidad de aprovechar aún más la capacidad de generación de energía que posee el combustible y los productos resultantes de la fisión, y de gestionar de manera más óptima los desechos radiactivos. El Reprocesamiento debe llevarse a cabo una vez que el combustible gastado ha sido enfriado, generalmente en piscinas, por una buena cantidad de años.
Reprocesar el combustible tiene la particularidad de recuperar el uranio y el plutonio no utilizado los elementos combustibles para ganar entre 25% a 30% más de energía contribuyendo de esta forma a la gestión de los inventarios de combustible y a la independencia energética. Por otro lado, permite reducir el volumen de desechos radiactivos catalogados como HLW – High Level Waste a 1/5 del original y también el nivel de radiación de los desechos provenientes del Reprocesamiento es mucho menor. Asimismo, mitiga el riesgo de que el Plutonio pueda ser utilizado en otras aplicaciones.
Sin embargo, el desarrollo de las actividades de Enriquecimiento así como de Reprocesamiento, que forman parte del Ciclo de Combustible Nuclear, conlleva implicancias geopolíticas y estratégicas significativas y son materias sensibles para los organismos que velan por la estabilidad y seguridad internacional. En particular, los subproductos del Reprocesamiento comprenden el Plutonio que puede ser potencialmente utilizado para la fabricación de armas nucleares, así como también el Uranio altamente enriquecido (con niveles de enriquecimiento por sobre el 90%, aunque los organismos internacionales evitan que se llegue al 20%), el que también puede ser utilizado como materia prima para la fabricación de armas atómicas.
Dado lo anterior, las Naciones Unidas y en particular el Organismo Internacional de Energía Atómica velan por el cumplimiento estricto de las Salvaguardias vigentes que regulan esta materia. Los beneficios que se obtienen a través de estas actividades son muy importantes para la gestión del combustible y los desechos radiactivos, pero sus implicaciones estratégicas necesariamente demandan el control estricto por parte de los organismos correspondientes y de la comunidad internacional para su utilización benéfica para la población.