El uranio es un elemento que ocurre naturalmente en la corteza terrestre. Las huellas de que ocurren en casi todas partes, si bien la minería tiene lugar en lugares en los que se concentra de forma natural. Para hacer el combustible nuclear a partir del mineral de uranio requiere primero que el uranio sea extraído de la roca en la que se encuentra, a continuación, enriquecido en el isótopo uranio-235, antes de ser hecho en forma de gránulos que se cargan en el conjunto de combustible nuclear.
Minería
Minas de uranio operan en una veintena de países, aunque cerca de la mitad de la producción mundial proviene de tan sólo diez minas en seis países, en Canadá, Australia, Níger, Kazajstán, Rusia y Namibia.
En las minas convencionales, el mineral pasa a través de un molino donde se tritura primero. Se molió entonces en agua para producir una suspensión de partículas de mineral finas suspendidas en el agua. La suspensión se lixivia con ácido sulfúrico para disolver los óxidos de uranio, dejando la roca restante y otros minerales no disuelto.
Sin embargo, casi la mitad de las minas en el mundo ahora usan un método de extracción está en la lixiviación in situ (ISL). Esto significa que la minería se lleva a cabo sin mayores alteración del suelo. El agua subterránea con una gran cantidad de oxígeno inyectado en ella se hace circular a través del mineral de uranio, extraer el uranio. La solución con el uranio disuelto se bombea a la superficie.
Ambos métodos de minería producen un líquido con el uranio disuelto en ella. Este se filtra y el uranio a continuación, separadas por intercambio de iones, precipitó de la solución, se filtró y se secó para producir un concentrado de óxido de uranio (U 3 O 8), que luego se sella en tambores. Este concentrado es de color amarillo brillante, y es conocido como 'pastel amarillo'.
El U 3 O 8 es sólo ligeramente radiactivo. (El nivel de radiación a un metro de un tambor de procesado recién U 3 O 8 es aproximadamente la mitad - con experiencia de los rayos cósmicos - en un vuelo de avión comercial.)
Enriquecimiento
La gran mayoría de todos los reactores nucleares requieren combustible de uranio 'enriquecido' en la que la proporción del isótopo uranio-235 se ha elevado desde el nivel natural de 0,7% a alrededor de 3,5% a 5%. El proceso de enriquecimiento necesita tener el uranio en forma gaseosa, por lo que en el camino de la mina pasa por una planta de conversión que convierte el óxido de uranio en hexafluoruro de uranio (UF 6).
La planta de enriquecimiento elimina aproximadamente el 85% del uranio mediante la separación de hexafluoruro de uranio gaseoso en dos corrientes: Una corriente se enriquece al nivel requerido y luego pasa a la siguiente etapa del ciclo de combustible. La otra corriente está empobrecido en U-235 y se llama las "colas". Es sobre todo el uranio-238 y tiene poco uso inmediato.
Plantas de enriquecimiento de hoy utilizan el proceso de centrifugación, con miles de tubos verticales de rápido spinning. Se están realizando investigaciones en el enriquecimiento por láser, lo que parece ser una nueva tecnología prometedora.
Un pequeño número de reactores, en particular los reactores CANDU canadiense, no requieren uranio para ser enriquecido.
Fabricación de combustible
Se requiere 27 toneladas de combustible nuevo cada año por un reactor nuclear de 1000 MWe.En contraste, una central eléctrica de carbón requiere más de dos millones y medio de toneladas de carbón para producir tanta electricidad. (1)Enriquecido UF 6 se transporta a una planta de fabricación de combustible donde se convierte en dióxido de uranio (UO2) en polvo. Se pulsa Este polvo para formar pequeñas pastillas de combustible, que a continuación se calientan para hacer un material cerámico duro. Los pelets se insertan en tubos delgados para formar barras de combustible. Estas barras de combustible se agrupan juntos para formar conjuntos de combustible, que son varios metros de largo.
El número de barras de combustible usados para hacer cada conjunto de combustible depende del tipo de reactor. Un PWR (reactor de agua presurizada) puede utilizar entre 121-193 conjuntos de combustible, cada uno compuesto de entre 179 a 264 barras de combustible. Un BWR (reactor de agua hirviente) tiene entre 91-96 barras de combustible por conjunto, con entre 350-800 conjuntos de combustible por reactor.
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Conjunto de combustible nuclear
Fuente: WNA
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