Centrales nucleares: Minería y preparación del uranio

El uranio, elemento con número atómico 92 y que podemos encontrar en la naturaleza combinado con otros elementos, es materia prima para el combustible de la gran mayoría de las centrales nucleares en operación en el mundo. El uranio se compone de tres isótopos naturales: uranio-238, uranio-235 y uranio-234; cada uno con una abundancia específica, siendo el 238 el más abundante en un 99,27%. En cada yacimiento que encontremos tendremos la misma composición isotópica.

A pesar de la imagen popular de una barra de uranio fluorescente, no todos los minerales lo son, solo algunos del grupo oxidado (los carbonatos, principalmente) presentan fluorescencia. Los minerales de uranio más comunes son de colores marrones o negros.

La minería del uranio no es más complicada que la de cualquier otro mineral, aunque sí hay que tomar ciertas precauciones para que no se produzca la contaminación radiactiva del entorno, por pequeña que sea. Los métodos de extracción del uranio son comunes a otras actividades mineras, ya que no se necesita una tecnología especial.

La minería del uranio puede ser subterránea, mediante galerías y pozos; si bien tiene un mayor impacto radiológico en los trabajadores y la recuperación de las reservas es menor, lo que hace este método más costoso.

También se puede efectuar a cielo abierto, mediante la creación de bancos y el empleo de explosivos. Este método permite explotar yacimientos con menor ley de mineral (contenido en mineral del total de material extraído, se expresa en partes por millón o porcentaje), aunque con un mayor impacto ambiental.

Otro de los métodos utilizados es la lixiviación in situ, que consiste en introducir en el yacimiento, mediante pozos, soluciones acuosas que capturan los iones de uranio y que se extraen al exterior, ya enriquecidas, mediante bombeo. Permite explotar yacimientos con leyes muy bajas sin impacto radiológico, si bien solo es posible utilizarlo en yacimientos con composiciones minerales específicas y se corre el peligro de contaminar los acuíferos adyacentes.

Concentración del mineral de uranio

Una vez extraído el mineral es necesario concentrarlo, ya que su contenido en uranio es bajo.

Si se ha extraído mediante métodos secos (minería subterránea o a cielo abierto) es necesaria una preparación del mineral: reducción de tamaño mediante machacadoras y molinos, clasificación por tamaños o cribado y, en algunas ocasiones, es necesaria una tostación para eliminar impurezas.

Una vez el mineral está preparado, se procede a la solubilización del uranio, a través de soluciones acuosas que ayudan a la formación de iones (soluciones ácidas si la mena es silícea o soluciones básicas si la mena es carbonatada). Lo que se persigue es formar iones de uranio hexavalente (U6+).

Las soluciones ricas en iones de uranio deben separarse de los sólidos estériles que las acompañan, lo que se consigue con un lavado de los sólidos, que arrastrará el uranio que quede impregnado en ellos. Este lavado se realiza mediante un proceso de adsorción con resinas y una posterior reextracción con disolventes orgánicos.

El uranio se recupera de los disolventes cambiando el pH de la disolución y haciendo que precipite. Si la disolución es ácida se le añadirá un compuesto básico para que el pH sea mayor y viceversa si la disolución es básica. El precipitado que se obtiene es U3O8, un concentrado de uranio que se somete a secado para dar lugar a lo que se conoce como yellow cake, un polvo fino y amarillo que se envasará y se transportará a las plantas de enriquecimiento. Este yellow cake tiene en torno al 85% de uranio.

La gestión de residuos en esta etapa de minería y concentración requiere la construcción de balsas de almacenamiento de estériles impermeables, de tal manera que no pueda producirse la contaminación del entorno. La principal medida contra la contaminación radiactiva es añadir a las pulpas residuales cloruro bárico, para que el radio precipite y quede confinado en la balsa. Las balsas, pasado un tiempo se desecarán y restaurarán de acuerdo al entorno.

Para saber más:

Enusa: El uranio

Minerales del uranio

Silvia Alba

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15 Comentarios en “Centrales nucleares: Minería y preparación del uranio”

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    Jesús M. Vázquez agosto 13, 2014 at 3:38 pm #

    Muy buen post, Sivia

    Somos un grupo de trabajadores de empresas del grupo Agbar que estamos compatibilizando nuestro desempeño profesional con el “Master in Water Management” impartido por Aqualogy y la Universidad Politécnica de Catalunya.

    Nos ha sido asignado el Proyecto Fin de Máster que trata sobre la gestión del agua en la minería. Estamos en la fase inicial de recogida de datos y he llegado a este post, por el cual, te doy la enhorabuena.

    Personalmente, soy el encargado de buscar información referente a la gestión del agua en la minería, entre otros, del Uranio. En virtud de esto y lo anteriormente comentado te agradecería que me pudieran pasar datos, referencias o contactos de utilidad en relación con las siguientes cuestiones:

    - Utilización de agua en la obtención de Uranio. Ratios m3/cantidad obtenida o similar.

    - Necesidades en materia de gestión del agua (obtención del recurso, reutilización, depuración, etc…) no resueltas o mejorables.

    Saludos.

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    roberprada octubre 7, 2012 at 10:10 pm #

    Yo tengo una dudilla de novato. Cuando dices que el uranio se compone de los tres isótopos naturales que mencionas, para que yo, que no tengo mucha idea del asunto, lo entienda, ¿quieres decir que coexisten los tres isótopos a la vez en el mismo "pedrusco" por así decir?

    • Avatar
      silviaalba octubre 7, 2012 at 10:32 pm #

      Eso es. Los isótopos son átomos de un mismo elemento con distinto número de neutrones en el núcleo (distintas masas atómicas), así que en los minerales de cada elemento estarán presentes sus distintos isótopos en determinados porcentajes.

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    Rubén Lijó octubre 2, 2012 at 10:17 am #

    Muy buen post, Silvia.
    Sencillo y esclarecedor. Esta fase concreta del proceso apenas la conocía, pero me quedo con una buena idea de qué va 🙂

    ¡Un abrazo! 😉

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      silviaalba octubre 2, 2012 at 11:01 am #

      ¡Muchas gracias! 🙂

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      Cacho octubre 3, 2012 at 2:17 am #

      Para hablar de las bondades del uranio primero creo debiera visitarse los lugares donde se ha hecho esa minería. Visiten Sierra Pintada en San Rafael Mendoza, o Mina Huemul en Malargüe, Mendoza, Argentina y podrán apreciar la tremenda contaminación que han dejado desde hace más de veinte años la C.N.E.A. y que hoy paga con su salud la población.
      Favor ingresen a nuestro sitio y veran una parte pequeña de la historia de esta basura llamada minería del uranio y que seguimos investigando y denunciando. Esa actividad es INCONTROLABLE.

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        silviaalba octubre 3, 2012 at 1:10 pm #

        Hola Cacho,

        con este artículo no se pretende hablar de las "bondades del uranio", simplemente explicar de manera objetiva su obtención.

        Toda minería tiene un impacto ambiental y social, hablemos de uranio o de cualquier otro elemento.

        Saludos.

  4. Avatar
    Ununcuadio octubre 2, 2012 at 9:49 am #

    Hola,
    Mis felicitaciones por esta entrada: no te dejas ni un solo detalle y los explicas de forma sencilla y amena.

    Me ha quedado una duda, ¿hay problemas de agotamiento de uranio? ¿Cuáles son las predicciones? ¿Se podría usar otro elemento? ¿Cómo se forma?

    • Avatar
      silviaalba octubre 2, 2012 at 10:59 am #

      Hola Ununcuadio,

      ¡muchas gracias! 🙂

      "¿Hay problemas de agotamiento de uranio?" -> Ayer mismo leía un artículo (http://www.fnarena.com/index2.cfm?type=dsp_newsitem&n=FA1BD1DB-AEC5-72DA-4D66EB64D754AD65 en inglés) en el que se especula con una posible disminución de la producción del uranio, en función de su aumento de precio en los últimos tiempos. Pero (y esto lo vemos más claramente con el petróleo) un aumento de precio también puede dar lugar a que ciertos yacimientos que no eran rentables hasta ahora puedan ser explotados y, como consecuencia, aumenten las reservas conocidas.
      En este enlace (http://www.world-nuclear.org/info/inf75.html) puedes encontrar las reservas conocidas en la actualidad y la evolución del precio en función de las reservas (costes de exploración, explotación, etc.)

      "¿Se podría usar otro elemento?" -> Se ha hablado mucho en los últimos años sobre el desarrollo de los reactores de Torio (http://www.world-nuclear.org/info/inf62.html), del cual se dice que es tres veces más abundante que el Uranio. Hoy por hoy, muy pocos reactores comerciales utilizan el Torio como combustible, pero en el futuro quizá sea posible vencer las trabas tecnológicas.

      "¿Cómo se forma?" -> El uranio se oxida muy fácilmente, por lo que casi siempre lo encontraremos en forma de óxidos. Los yacimientos más comunes son los sedimentarios, los hidrotermales y los ígneos.
      En yacimientos sedimentarios e hidrotermales se forma a partir de su máximo estado de oxidación. Los iones serán fácilmente transportados por corrientes de agua y depositarán cuando el pH de la solución cambie. En estos casos se encuentran en forma de hidróxidos, sulfatos, carbonatos, fosfatos...
      En yacimientos ígneos lo encontramos diseminado en otros minerales, ya que en las condiciones de presión y temperatura del manto el uranio se encuentra en forma no soluble. Se puede encontrar con minerales como la fluorita y el topacio.

      Espero que este comentario haya despejado tus dudas.

      ¡Saludos! 🙂

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