El uranio es un elemento químico que se utiliza principalmente como combustible para los reactores nucleares para poder generar electricidad en las centrales nucleares.
Se trata de un elemento natural que se puede encontrar en la corteza terrestre donde la concentración de uranio promedio es 4 partes por millón.
De todos modos, para poder utilizarlo en un reactor nuclear y generar una reacción nuclear en cadena debe experimentar un tratamiento especial.
¿Para qué sirve el uranio?
Sus principales aplicaciones están relacionadas con la energía nuclear. Sin embargo, su gran dureza y la elevada densidad lo convierte en un material idóneo para otras aplicaciones.
A continuación listamos los principales usos del uranio:
Como combustible nuclear en las centrales nucleares, incluso en reactores reproductores: en este caso, el mineral tiene que someterse previamente a un proceso de enriquecimiento.
Para la fabricación de armas nucleares tales como la bomba atómica.
Contrapeso en rotores de helicópteros y en partes de aviones.
Escudo protector contra radiación ionizante.
Componente usado en la producción de municiones perforadoras y blindajes de alta resistencia
Blindaje en vehículos militares.
Estimación de la edad de la Tierra gracias a su periodo de semidesintegración de varios cientos de millones de años.
¿Cómo es un átomo de uranio?
Un átomo consta de un núcleo y de electrones que rodean este núcleo. A su vez, un núcleo consta de protones y de neutrones. Un protón posee una carga positiva. Un neutrón no tiene carga eléctrica y es neutro.
Las cargas positivas de los protones intentan empujarse violentamente hacia afuera. Lo que impide que se separen es una nueva clase de fuerza: una fuerza de atracción de corto alcance, inmensamente poderosa, actúa indistintamente entre protones y neutrones (que desde este punto de vista, son todos nucleones).
La fuerza nuclear de corto alcance los mantiene unidos, oponiéndose al efecto repulsivo de las cargas positivas de los protones. De esta forma, los neutrones actúan como “cemento nuclear”.
El uranio en la tabla periódica
Podemos encontrar el uranio en la tabla periódica con el número atómico 92 con el símbolo "U". Se encuentra en el grupo de los actínidos.
El núcleo de un átomo de uranio contiene 92 protones. En estas condiciones la fuerza repulsiva entre los protones está a punto de vencer la fuerza nuclear.
Los átomos de un mismo elemento pueden pertenecer a diferentes isótopos dependiendo del número de neutrones que contenga.
Si en el núcleo del átomo de uranio hay 146 neutrones presentes éste se encuentra en una situación poco estable. Esta forma que contiene en total 238 nucleones (92 protones y 146 neutrones), se llama uranio-238 (U-238).
La siguiente disposición más probable es un núcleo de uranio que contenga tres neutrones menos: el U-235. Los átomos con estos núcleos más ligeros suponen alrededor del 0,7% del uranio que aparece de forma natural.
Ambos casos se trata del mismo elemento, el uranio, ya que tiene 92 protones. Sin embargo, pertenecen a isótopos diferentes porqué uno tiene 238 neutrones y el otro 235.
El núcleo de uranio-235 ya se encuentra bajo una tensión próxima a la rotura interna; un neutrón descarriado que se le acerque puede romperlo completamente.
Para las reacciones de fisión nuclear nos interesa esta combinación entre protones y neutrones que está tan al límite de vencer la fuerza nuclear. De este modo, con solo añadir un neutrón al átomo este explota y se divide generando otros neutrones que pueden chocar con otros átomos de uranio que también están al límite.
Isótopos del uranio
El uranio se puede presentar en diferentes composiciones en su núcleo, es decir, en diferentes isótopos. Aunque el uranio se puede encontrar en la naturaleza, la mayor parte se encuentra en una configuración que no es la más idónea para generar reacciones nucleares.
Por este motivo, los átomos de este elemento se alteran artificialmente para convertirlos en otros isótopos más inestables. Estos nuevos isótopos favorecerán la generación de reacciones de fisión nuclear en cadena.
El uranio-235 (235U) es el único isótopo fisible, es decir, con capacidad para provocar una reacción en cadena de fisión nuclear, presente en la naturaleza. Es una característica que ni siquiera el uranio-238, el más común de este elemento, posee.
Otros isótopos son los siguientes
U-232 de origen sintético.
U-233 de origen sintético.
U-234 presente en un 0,0054 % en la naturaleza.
U-235 presente en un 0,7204 % en la naturaleza.
U-236 de origen sintético.
U-238 presente en un 99.2742 % en la naturaleza.
¿Cuáles son los tipos de uranio?
El uranio puede ser natural, enriquecido, empobrecido.
Empobrecido
El uranio empobrecido es una mezcla de los mismos tres isótopos de uranio excepto que tiene muy poco 234U y 235U. Es menos radioactivo que el uranio natural.
Enriquecido
El uranio enriquecido es otra mezcla de isótopos que tiene más 234U y 235U que el uranio natural. El enriquecido es más radioactivo que el natural y más inestable, lo que lo hace en idóneo para generar reacciones nucleares en cadena.
Natural
El uranio natural se usa para fabricar uranio enriquecido; el producto sobrante es empobrecido.
