Contenido

• Pasos
• Método 1 de 7: Proceso de beneficio básico
• Método 2 de 7: Proceso de difusión de gas
• Método 3 de 7: Proceso de unión de gas
• Método 4 de 7: Proceso de separación aerodinámica
• Método 5 de 7: Proceso de difusión térmica de líquidos
• Método 6 de 7: Proceso de separación de isótopos electromagnéticos
• Método 7 de 7: Proceso de separación de isótopos por láser
• Consejos
• Advertencias

El uranio se utiliza como combustible para reactores nucleares y también se utilizó para crear la primera bomba atómica lanzada sobre Hiroshima en 1945. El uranio se extrae del mineral de resina de uranio que contiene varios isótopos de diferentes masas atómicas y diferentes niveles de radiactividad. Para su uso en una reacción de desintegración, la cantidad de isótopo U debe aumentarse a un cierto nivel. Este proceso se llama enriquecimiento de uranio. Hay varias formas de hacerlo.

Pasos

Método 1 de 7: Proceso de beneficio básico

1. 1 Decide para qué vas a utilizar el uranio. Por lo general, el mineral de uranio contiene solo 0,7% de U, y el resto consiste en un isótopo U relativamente estable. El tipo de reacción en la que pretende utilizar uranio determina el nivel de U al que necesita enriquecer el mineral para poder utilizar el uranio. uranio disponible de la manera más eficiente posible. ...
   • El uranio utilizado en la energía nuclear debe enriquecerse a un nivel de 3-5% U (algunos reactores nucleares requieren el uso de uranio no enriquecido).
   • El uranio utilizado para crear armas nucleares debe enriquecerse al 90% de U.
2. 2 Convierte el mineral de uranio en gas. La mayoría de los métodos de enriquecimiento de uranio requieren convertir el mineral en gas a baja temperatura. El gas de flúor se bombea a la unidad de conversión de mineral. El óxido de uranio interactúa con el flúor para producir hexafluoruro de uranio (UF₆). Después de eso, el isótopo U se aísla del gas.
3. 3 Enriquecimiento de uranio. El resto de este texto describe las diferentes formas de enriquecer uranio. Los más comunes son la difusión de gas y la centrifugación de gas, pero la separación de isótopos con láser debería reemplazarlos pronto.
4. 4 Convertir hexafluoruro de uranio en dióxido de uranio (UO₂). Después del enriquecimiento, el uranio debe convertirse en una forma estable y fuerte para su uso posterior.
   • El dióxido de uranio se utiliza como combustible para reactores nucleares en forma de gránulos colocados en tubos metálicos que forman barras de 4 metros.

Método 2 de 7: Proceso de difusión de gas

1. 1 Bombeo de UF₆ a través de las tuberías.
2. 2 Pase el gas a través de una membrana o filtro poroso. Dado que el isótopo U es más ligero que U, UF₆que contiene un isótopo más ligero pasará a través de la membrana más rápido que un isótopo más pesado.
3. 3 Repita el proceso de difusión hasta que haya recolectado suficiente U. La difusión repetitiva se llama cascada. Pueden pasar hasta 1400 pases a través de la membrana antes de que se recoja suficiente U.
4. 4 Condensa UF₆ en líquido. Una vez enriquecido el gas, se condensa en un líquido y se coloca en contenedores, donde se enfría y solidifica para su transporte y transformación en gránulos.
   • Debido a la gran cantidad de gas que pasa a través de los filtros, este proceso consume energía y, por lo tanto, deja de utilizarse.

Método 3 de 7: Proceso de unión de gas

1. 1 Recoge varios cilindros girando a gran velocidad. Estos cilindros son centrífugas. Las centrífugas se ensamblan tanto en paralelo como en serie.
2. 2 Subir UF₆ en centrifugadoras. Las centrífugas utilizan la fuerza centrífuga para obligar al gas más pesado que lo contiene a estar en las paredes del cilindro y al más ligero, con la U, a permanecer en el centro.
3. 3 Separe los gases separados.
4. 4 Repita el proceso con estos gases en diferentes centrifugadoras. El gas con un alto contenido de U se pasa a través de una centrífuga para recuperar aún más U, y el gas con un bajo contenido de U se exprime para recuperar el U restante.Por tanto, se obtiene más U que con la difusión de gas.
   • El proceso de utilizar centrifugadoras de gas se inventó en la década de 1940, pero no se utilizó mucho hasta la década de 1960, cuando comenzó a importar un menor consumo de energía. Actualmente, la instalación que utiliza este proceso se encuentra en Eunice, EE. UU. Hay 4 empresas de este tipo en Rusia, Japón y China, 2 cada una, en Gran Bretaña, los Países Bajos y Alemania, una cada una.

Método 4 de 7: Proceso de separación aerodinámica

1. 1 Construya varios cilindros estrechos estacionarios.
2. 2 Ingrese UF₆ en los cilindros a alta velocidad. El gas introducido de esta manera rotará en el cilindro como un ciclón, como resultado de lo cual se divide en U y U, como en una centrífuga giratoria.
   • En Sudáfrica, se les ocurrió inyectar gas en un cilindro de forma tangencial. Actualmente se está probando en isótopos ligeros, como en el silicio.

Método 5 de 7: Proceso de difusión térmica de líquidos

1. 1 A presión, gire el gas UF₆ en líquido.
2. 2 Construye dos tubos concéntricos. Las tuberías deben ser bastante altas. Cuanto más largas sean las tuberías, más gas se puede separar.
3. 3 Rodee las tuberías con una funda de agua líquida. Esto enfriará el tubo exterior.
4. 4 Inyecte hexafluoruro de uranio líquido entre las tuberías.
5. 5 Calentar la cámara de aire con vapor. El calor creará un flujo de convección en la UF.₆, lo que hará que los isótopos ligeros U se muevan al tubo interior cálido y el U pesado al exterior frío.
   • Este proceso se inventó en 1940 como parte del Proyecto Manhattan, pero se abandonó al principio después del desarrollo de un proceso de difusión de gas más eficiente.

Método 6 de 7: Proceso de separación de isótopos electromagnéticos

1. 1 Ionizar gas UF₆.
2. 2 Pase el gas a través de un fuerte campo magnético.
3. 3 Separe los isótopos de uranio ionizado de los rastros que dejan al atravesar el campo magnético. Los iones U dejan rastros que se doblan de manera diferente a U. Estos iones se pueden separar para producir uranio enriquecido.
   • Este método se utilizó para producir uranio para la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima en 1945 y fue utilizado por Irak para su programa de armas nucleares en 1992. Este método requiere 10 veces más energía que el método de difusión de gas, lo que lo hace poco práctico para programas a gran escala.

Método 7 de 7: Proceso de separación de isótopos por láser

1. 1 Sintonice el láser a una frecuencia específica. La luz láser debe tener una longitud de onda específica (un solo color). A una longitud de onda dada, el láser solo apuntará a los átomos de U, dejando intactos los átomos de U.
2. 2 Apunta el láser al uranio. A diferencia de otros métodos de enriquecimiento de uranio, este proceso no requiere el uso de gas hexafluoruro de uranio. Puede utilizar una aleación de uranio y hierro, lo que se hace más comúnmente en la industria.
3. 3 Liberará átomos de uranio con electrones excitados. Estos serán los átomos de U.

Consejos

• En algunos países, los desechos nucleares se reutilizan para separar el uranio y el plutonio del proceso de descomposición. El uranio reutilizable tendrá que extraerse de la U y U obtenida en el proceso de desintegración, y ahora el uranio debe enriquecerse a un nivel superior al inicial, ya que el U absorbe neutrones y por lo tanto ralentiza el proceso de desintegración. Debido a esto, el uranio utilizado por primera vez debe mantenerse separado del uranio reciclado.

Advertencias

• De hecho, el uranio es débilmente radiactivo. Sin embargo, al convertirlo en UF₆ , se convierte en una sustancia química tóxica que al entrar en contacto con el agua forma ácido fluorhídrico. Por lo tanto, las plantas de enriquecimiento de uranio requieren el mismo nivel de seguridad y protección que las plantas químicas que operan con flúor, lo que incluye el almacenamiento de gas UF.₆ bajo presión baja y el uso de sellado adicional cuando se trabaja a alta presión.
• El uranio reciclable debe protegerse seriamente, ya que los isótopos U que contiene se descomponen en elementos que emiten una fuerte radiación gamma.
• El uranio enriquecido generalmente solo se puede reutilizar una vez.