¿Cómo Se Enriquece El Uranio?

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Sólo un cierto tipo de uranio funciona en reactores nucleares y bombas. Separar ese tipo del más común requiere una gran habilidad de ingeniería.

Esta historia fue actualizada el 5 de septiembre a las 6:20 p.m. EDT.

Ahora que el presidente Donald Trump ha sacado a Estados Unidos del acuerdo nuclear con Irán, la gente de todo el mundo se pregunta si el país del Medio Oriente invertirá sus energías en la construcción de un arma nuclear.

Pero si el liderazgo de Irán decide perseguir una bomba atómica, ¿cómo podrían los investigadores obtener suficiente uranio, el ingrediente clave?

El enriquecimiento de uranio es uno de los pasos clave en la construcción de armas nucleares. Sólo un cierto tipo de uranio funciona en reactores nucleares y bombas. Separar ese tipo de uranio de la variedad más común requiere una gran habilidad de ingeniería, a pesar del hecho de que la tecnología necesaria para hacerlo tiene décadas de antigüedad. El desafío no radica en descubrir cómo separar el uranio, sino en construir y ejecutar el equipo necesario para la tarea. [Doomsday: 9 maneras reales en que la Tierra podría terminar]

Los átomos de uranio, como los átomos de cada elemento, aparecen en la naturaleza en variedades llamadas isótopos. (Cada isótopo tiene un número diferente de neutrones en su núcleo). El uranio-235, un isótopo que constituye menos del 1 por ciento del uranio natural, proporciona el combustible para reactores nucleares y bombas nucleares, mientras que el uranio-238, un isótopo eso representa el 99 por ciento del uranio natural, no tiene uso nuclear, dijo Russell Nietert, director asociado de laboratorio de ciencia e ingeniería nuclear en el Laboratorio Nacional de Argonne en Argonne, Illinois.

La clave para su separación es que los átomos de uranio-235 pesan un poco menos que los átomos de uranio-238.

Para separar la pequeña cantidad de uranio-235 que está presente en cada muestra natural de mineral de uranio, los ingenieros primero usan una reacción química para convertir el uranio en un gas, dijo Jeff Binder, gerente del programa de producción de isótopos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Oak Ridge, Tennessee.

Luego, el gas se coloca en tubos de centrífuga: tubos cilíndricos del tamaño de una persona o más. Cada tubo gira sobre su eje a velocidades increíblemente altas, tirando de las moléculas de gas de uranio-238 más pesadas hacia la pared del tubo, dejando las moléculas de gas de uranio-235 más ligeras más cerca del eje o centro del tubo, donde pueden estar bombeado, Binder le dijo a WordsSideKick.com.

Cada vez que se hace girar el gas en una centrifugadora, solo se elimina de la mezcla una pequeña cantidad de gas uranio-238, por lo que los tubos se usan en serie. Cada centrifugadora extrae un poco de uranio-238, y luego pasa la mezcla de gas ligeramente refinada al siguiente tubo, y así sucesivamente, hasta que cientos de miles de vueltas más tarde, el gas que queda en el tubo está casi completamente compuesto de uranio. -235, dijo Binder.

"¿Conoces el final de Indiana Jones [Raiders of the Lost Ark] donde están almacenando cosas y no puedes ver el final? Así se ven estos edificios", dijo Jerry Klein, quien era gerente de negocios de El programa de producción de isótopos en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en el momento en que WordsSideKick.com informó por primera vez sobre la historia. "Solo fila tras fila de centrifugadoras. Solo cientos y miles de ellas".

Después de separar el uranio-235 gaseoso a través de muchos pasos de centrifugación, los ingenieros usan otra reacción química para convertir el gas de uranio nuevamente en un metal sólido, dijo Klein. Ese metal puede entonces moldearse para su uso en reactores o bombas. [Top 10 maneras de destruir la tierra]

Debido a que cada paso solo purifica la mezcla de gas uranio en una pequeña cantidad, los países solo pueden permitirse el funcionamiento de centrífugas que están diseñadas con los más altos niveles de eficiencia, dijo Nietert. De lo contrario, producir incluso una pequeña cantidad de uranio-235 puro se vuelve prohibitivamente caro.

Y el diseño y la fabricación de esos tubos de centrífuga requiere un nivel de inversión y conocimientos técnicos más allá del alcance de muchos países, dijo Nietert. Los tubos requieren tipos especiales de acero o compuestos para soportar las presiones extremas de rotación, deben ser perfectamente cilíndricos para maximizar la eficiencia, y son fabricados por máquinas especializadas casi tan difíciles de construir como los tubos mismos, dijo Nietert.

Para poner el esfuerzo de separar el uranio en perspectiva, tome el ejemplo de la construcción de la bomba que Estados Unidos lanzó sobre Hiroshima. Los Estados Unidos necesitaron 137 libras (62 kilogramos) de uranio-235 para fabricar la bomba, de acuerdo con "La fabricación de la bomba atómica" (Simon & Schuster, 1995).

Separó esas 137 libras de casi 4 toneladas de mineral de uranio en el edificio más grande del mundo y usó el 10 por ciento de la electricidad de todo el país, dijo Nietert. Se necesitaron 20,000 personas para construir la estructura, 12,000 personas para operar la instalación y en 1944 costó más de $ 500 millones en equiparla, de acuerdo con "La fabricación de la bomba atómica". Eso es alrededor de $ 7.2 mil millones en 2018 dólares, según la Oficina de Estadísticas Laborales.

Nota del editor: Esta historia se actualizó para aclarar cómo funciona el proceso de centrifugado. Esta historia se publicó originalmente el 18 de mayo de 2010 y se actualizó el 8 de mayo de 2018. Artículo original en WordsSideKick.com.


Suplemento De Vídeo: Uranio, año cero - Episodio 1.




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