El uranio es un elemento químico de número atómico 92 (es decir, con 92 protones en el núcleo). Su símbolo es U. Tiene diversos isótopos, incluidos radiactivos empleados para la fabricación de armas nucleares y la producción energética en centrales nucleares. Es una sustancia radiactiva que se presenta de forma natural. Forma parte de las rocas, tierra, aire y el agua y se halla en la naturaleza en forma de minerales, pero nunca como metal. El uranio metálico es de color plateado con superficie gris y es casi tan resistente como el acero; es el elemento químico más pesado de origen natural que se encuentra sobre la Tierra. Fue descubierto en 1789 por M. H. Klaproth que lo llamó así en el honor del planeta Urano que acababa de ser descubierto en 1781.
El uranio natural está formado por tres tipos de isótopos: uranio-238 (238U), uranio-235 (235U) y uranio-234 (234U). De cada gramo de uranio natural el 99,28 % de la masa es uranio-238, el 0,71% uranio-235 y 0,005% uranio-234. La relación Uranio-238/Uranio-235 es constante en toda la Tierra y el resto de de los planetas del Sistema Solar.
En el suelo se encuentra en concentraciones típicas de unas pocas partes por millón (ppm). Ciertas rocas contienen concentraciones de uranio suficientemente altas para ser minadas. Las rocas se llevan a una planta química donde se separa el uranio y se convierte en productos químicos de uranio o en metal. El residuo que queda se llama relave de molino. Los relaves contienen grandes cantidades de productos químicos y sustancias radiactivas que no fueron separadas, tales como radio y torio.
Una de las propiedades radiactivas del uranio es el periodo de semidesintegración, el tiempo que tarda la mitad del isótopo en emitir su radiación y transformarse a otra sustancia. Los periodos de semidesintegración son muy largas (cerca de 200,000 años para el 234U, 700 millones de años para el 235U, y 5.000 millones de años para el 238U).
El isótopo 235U es útil como combustible en plantas de energía y en armamentos. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más 235U que lo normal y se llama uranio enriquecido. La porción sobrante con menos 235U que lo normal se llama uranio empobrecido. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico. El uranio empobrecido es el menos radiactivo, el uranio enriquecido es el más radiactivo.
Uso
El principal uso del uranio en la actualidad es la obtención de combustible para los reactores nucleares que producen el 17% de la electricidad obtenida en el mundo.
El principal uso del uranio es en el sector civil para la suministración de combustible para los reactores nucleares, donde es enriquecido generalmente en 235U al 2-3%. El uranio empobrecido es usado en la producción de municiones perforantes y blindajes de alta resistencia. Otros usos incluyen;
* Estabilizadores de uranio empobrecido para aviones, satélites artificiales y veleros.
* Adición de uranio para la creación de cristales verdes ó fosforecentes en amarillo
* El largo periodo de semidesintegración del isótopo 238U (4.51 × 109 años) es bastante adecuado para estimar la edad de las rocas ígneas y para otros tipos de datación radiométrica.
* 238U es convertido en plutonio en los reactores reproductores. El plutonio puede ser usado en reactores, o en armas nucleares.
* Algunos accesorios luminosos utilizan uranio, del mismo modo que lo hacen algunos químicos fotográficos (nitrato de uranio)
* El uranio en estado metálico es usado para los blancos de rayos X para hacer rayos X de alta energía
* Su alto peso atómico hace al U-238 eficaz para la protección contra la radiación
* Fertilizantes de fosfato a menudo contienen altos contenidos de uranio natural, debido a que el mineral del cual son hechos es típicamente alto en uranio.
Efectos nocivos para la salud
Todas las mezclas de uranio (natural, enriquecido y empobrecido) tienen los mismos efectos químicos en el cuerpo. Se trata de un material muy tóxico que afecta los sistemas óseo, renal y otros órganos del cuerpo humano. Por ser radioactivo además, es cancerígeno, sobre todo cuando se lo inhala junto al radón-222. Por ese motivo, la enfermedad más frecuente entre los trabajadores de las minas de uranio es el cáncer de pulmón.
Enriquecimiento de uranio
El uranio enriquecido es uranio cuyo contenido en uranio-235 ha sido incrementado a través de un proceso de separación de isótopos. El uranio natural se compone principalmente del isótopo U238, con una proporción en peso de alrededor del 0,7 % de U-235, el único isotopo en cantidad apreciable existente en la naturaleza que es fisionable mediante neutrones termales.
La capacidad para enriquecer uranio es uno de los factores claves en la proliferación de armas nucleares.
En el Proyecto Manhattan al uranio enriquecido se le denominó en código oralloy, abreviatura de Oak Ridge alloy (aleación), por la planta en la que el uranio era enriquecido. El término oralloy todavía se usa en ocasiones para referirse al uranio enriquecido.
El U-238 que permanece tras el enriquecimiento es conocido como uranio empobrecido (DU=depleted uranium, en inglés), y es considerablemente menos radioactivo que incluso el uranio natural, a pesar de que es extremadamente denso y útil para vehículos blindados y armas para atravesar blindajes y otras aplicaciones en las que se requiera una alta densidad.
Grados
Uranio altamente enriquecido (Highly enriched uranium (HEU))
l uranio altamente enriquecido tiene una concentración superior al 20% de U-235.
El uranio fisible en las armas nucleares normalmente contiene 85% o más de U-235 conocido como "nivel para armas" (weapons-grade), a pesar de que para un arma muy poco eficiente el 20% sería suficiente (lo que se denomina "utilizable para armas"; incluso se defiende que aún con menos porcentaje sería suficiente, pero entonces la masa nuclear crítica que se requeriría crecería rápidamente. La presencia de demasiada concentración del isotopo U-238 inhibe la descontrolada reacción nuclear en cadena que es la responsable de la potencia del arma.
El uranio altamente enriquecido también se utiliza en la propulsión nuclear marina, donde su concentración es como mínimo del 50%, pero normalmente excede del 90%.
Uranio de bajo enriquecimiento (Low-enriched uranium (LEU))
El uranio de bajo enriquecimiento tiene una concentración inferior al 20% de U-235.
Para uso en los reactores de agua ligera comerciales (LWR=Light water reactor), los más extendidos mundialmente, el uranio está enriquecido del 3 al 5% con U-235. No hay un riesgo directo de explosión. el LEU utilizado en reactores para investigación está enriquecido del 12% al 19,75% con U-235, siendo la concentración más alta para sustituir a los combustibles de alto enriquecimiento por los de bajo enriquecimiento.
Uranio ligeramente enriquecido (Slightly enriched uranium (SEU))
El uranio ligeramente enriquecido tiene una concentración de U-235 entre 0,9 % y 2%.
Este nuevo nivel está siendo utilizado para sustituir el combustible de uranio natural en algunos reactores de agua pesada tales como el CANDU. Los costes se rebajan porque requieren menos uranio y con menos haces se alimenta el reactor, lo que a su vez reduce la cantidad de combustible gastado y los consiguientes costes de gestión de residuos.
El Uranio recuperado (Recovered uranium (RU)) es una variación del SEU. Está basado en el ciclo de combustible implicado en los reactores de agua ligera.
Métodos
La separación de isotopos es una actividad difícil y que requiere intensa energía. Enriquecer uranio es difícil porque los dos isotopos son muy similares en peso: el U-235 es sólo un 1,26% menos pesado que el U-238. Se han utilizado varias técnicas para el enriquecimiento, y otras más están en fase de investigación. En general, estos métodos explotan las ligeras diferencias en el peso atómico de los varios isotopos. Se han realizado trabajos que usarían la resonancia magnética nuclear, aunque no se conoce si estos procesos han sido puestos en producción comercial.
Una característica común a todos los esquemas de enriquecimiento a larga escala es el empleo de un número idéntico de pasos para producir sucesivamente mayores concentraciones de U-235. Cada fase concentra el producto hasta el nivel establecido para la siguiente fase, antes de iniciarse el paso hacia otra nueva fase superior. De forma parecida, la parte del material que no alcanza el nivel de enriquecimiento requerido es devuelto a la fase anterior para su posterior reprocesado. Este sistema de enriquecimiento secuencial es denominado ingeniería química en cascada.
Difusión térmica
La difusión térmica utilza el intercambio de calor a través de una delgada capa de líquido o gas para conseguir la separación de isotopos. El proceso se beneficia del hecho de que las más ligeras moléculas de gas del U-235, se difundirán hacia la superficie caliente, mientras que las más pesadas del U-238, lo harán hacia la superficie más fría. Durante la Segunda Guerra Mundial se utilizó la planta de Oak Ridge para preparar el material requerido para el proceso EMIS (ver más abajo: Separación electromagnética de isotopos). El proceso fue abandonado en favor del uso de la difusión gaseosa.
Difusión gaseosa
La difusión gaseosa es una tecnología utilizada para producir uranio enriquecido que consiste en forzar al gas de hexafluoruro de uranio a través de una membrana semi-permeable, lo que produce una ligera separación entre las moléculas que contienen U-235 y las que contienen U-238. A lo largo de la Guerra fría, la difusión gaseosa jugó un papel importante en la técnica del enriquecimiento de uranio, a pesar de lo cual actualmente ha sido casi por completo sustituida por nuevos métodos.
Gas centrifugado
El proceso de gas centrifugado utiliza un gran número de cilindros rotativos en formaciones en paralelo y en serie. Esta rotación crea una fuerza centrífuga muy fuerte, de modo que las moléculas más pesadas que contienen U-238, se desplazan hacia la parte exterior del cilindro, mientras que las más ligeras del U-235 se recogen más cercanas al centro. Este proceso requiere mucha menos energía que el viejo de difusión gaseosa, para conseguir la misma separación, por lo que lo ha prácticamente remplazado totalmente.
El centrifugado rápido (Zippe)
El centrifugado Zippe es una mejora sobre el centrifugado de gas convencional, siendo la principal diferencia el uso del calor. Se calienta el fondo de los cilindros rotativos, provocando corrientes que mueven hacia la zona superior el U-235, donde puede ser recogido mediante paletas. Este diseño de centrifugado mejorado es utilizado por la compañía comercial Urenco para producir combustible nuclear. También, este proceso fue utilizado por Pakistán en su programa de armas nucleares y el gobierno pakistaní, vendió la tecnología Zippe a Corea del Norte e Irán, permitiendo a ambos países el desarrollo de su propia industria nuclear.
Procesos areodinámicos
Los procesos de enriquecimiento aerodinámicos incluyen las técnicas "Becker Jet Nozzle" desarrolladas por EW Becher y asociados, y el proceso de separación en el tubo vórtex. Este proceso de separación aerodinámica, se basan en la difusión provocada por gradientes de presión, tal como en el proceso del gas centrifugado, y de hecho, el proceso aerodinámico puede ser considerado un centrifugado no rotativo. La obtención de las fuerzas centrífugas se consigue por una dilución de UF6, con hidrógeno o helio como gas de transporte que alcanza una mayor velocidad de flujo de la que se obtendría si se utilizara hexafluoruro de uranio puro. La Uranium Enrichment Corporation of South Africa (UCOR) desarrolló el proceso de separación Helikon vórtes, basado en el tubo vórtex y en Brazil, NUCLEI, un consorcio dirigido por Industrias Nucleares do Brasil, construyó una planta de experimentación. Como ambos procesos implicaban un alto consumo de energía y requisitos notables para la retirada de los residuos del calor, actualmente no están en uso.
Separación Electromagnética de Isotopos
onocido por la abreviatura de su denominación inglesa (Electromagnetic Isotope Separation como EMIS. El uranio metálico, previamente es vaporizado, es ionizado con iones cargados positivamente. Entonces, son acelerados y subsiguientemente deflectados por campos magnéticos hacia sus respectivos puntos de recogida. Un espectómetro de masas a nivel de producción, llamado Calutron, desarrollado durante la segunda guerra mundial y que proporcionó la mayoría del U-235 utilizado en la bomba nuclear Little Boy que se lanzó sobre Hiroshima en 1945. Exactamente, el término 'Calutron' hace referencia a un aparato de varios componentes situado en un gran óvalo alrededor de un potente electromagneto. La separación magnética se ha prácticamente abandonado en favor de métodos más efectivos; no obstante, los inspectores internacionales encontraron que Iraq había construido en secreto docenas de calutrones, supuestamente para el desarrollo de una bomba nuclear.
Procesos Láser
Los procesos Láser constituyen posiblemente una tercera generación tecnológica que promete menos requerimientos de aportación de energía, más bajos costes de capital, y reducción de pruebas, todo lo cual suponen ventajas económicas significativas.
AVLIS (del inglés Atomic Vapor Laser Isotope Separation) es un método en el que se utilizan lásers especialmente afinados para separar isotopos de uranio, mediante la selectiva ionización en transiciones hiperfinas. La técnica utiliza lásers que están ajustados a frecuencias que ionizan los átomos de U-235 pero no otros. El U-235 con carga de iones positivos son entonces atraídos a una bandeja cargada negativamente y recogido.
Un segundo método de separación por láser se conoce como Separación molecular de isotopos por láser: MLIS, ( del inglés Molecular Laser Isotope Separation). En este método, un láser de infrarrojos es dirigido al gas de hexafluoruro de uranio, excitando las moléculas que contienen un átomo U-235. Un segundo láser libera un átomo de fluorina, extrayendo el pentafluoruro de uranio que precipita desde el gas.
Un desarrollo australiano llamado SILEX que es molecular y utiliza UF-6, en apariencia es "básicamente diferente totalmente a lo que se ha probado hasta ahora" de acuerdo con lo que declara su desarrollador Silex Systems Ltd. Los detalles del proceso actualmente no están disponibles. En 1996 la USEC obtuvo los derechos pàra valorar y desarrollar SILEx para uranio (ya que la técnica es utilizable también para siliconas y otros elementos pero renunció a ellos en 2003.
Ninguno de estos procesos se encuentra disponible para su utilización comercial, a pesar de que el de SILEX se encuentra muy avanzado.
Métodos químicos
Se han realizado demostraciones para una planta piloto de un procedimiento químico, pero no ha sido utilizado. El proceso francés CHEMEX explotó una muy ligera diferencia en la propensión de los dos isotopos a cambiar de valencia en la oxidación/reducción, utilizando fases acuosas inmiscibles y orgánicas.
Se desarrolló un procedimiento de intercambio iónico por parte de la Asahi Chemical Compamy en Japón que utiliza una química similar pero que realiza la separación bajo el intercambio iónico de las propiedades de una columna de resina.
Separación de plasma
l proceso de Separación de plasma (PSP) describe una técnica potencialmente más eficiente para el enriquecimiento de uranio que utiliza el magnetismo de superconductores y la física de plasma. En este proceso, se utiliza el principio del ciclotrón para, selectivamente, potenciar el isotopo U-235 en un plasma que contiene una mezcla de iones. Los franceses han desarrollado su propia versión del PSP, a la cual denominan RCI. La dotación de fondos para el RCI se redujo drásticamente en 1986, y el programa se suspendió hacia 1990, a pesar de que todavía se usa el RCI para la separación estable de isotopos.
La unidad de trabajo de separación: SWU (separative work unit)
La Separative Work Unit (SWU) es una unidad de medida compleja que está en función del volumen de uranio procesado y el grado al cual va a ser enriquecido, es decir, el alcance del incremento en la concentración del isotopo U-235, con relación al resto.
El trabajo de separación se expresa en SWUs, kg SW, o kg UTA (del alemán Urantrennarbeit )
* 1 SWU = 1 kg SW = 1 kg UTA
* 1 kSWU = 1 tSW = 1 t UTA
* 1 MSWU = 1 ktSW = 1 kt UTA
La unidad, estrictamente, es: Kilogramo de Separative Work Unit y mide la cantidad de trabajo de separación (indicativa de la energía usada en el enriquecimiento) en el que la materia prima, los residuos y la cantidad de producto están expresados en kg. El esfuerzo gastado en separar una masa F de la materia prima tratada xf en una masa P de producto elaborado xp (producto enriquecido) y los residuos (colas) de masa T y producto xt, se expresa en términos del número de unidades de trabajo separativo necesitadas, dada por la expresión:
SWU = PV(xp) + TV(xt) - FV(xf), en la que V(x) es la "función valor", definida como V(x) = (1 - 2x) ln((1 - x)/x).
El ratio entre materia prima y producto se obtiene de la fórmula:
F/P = (xp - xt)/(xf - xt).
El ratio de residuos (colas) con el producto es dada por la fórmula:
T/P = (xp - xf)/(xf - xt).
Si, por ejemplo, se empieza con 100 kg de uranio natural (NU), se requieren alrededor de 60 SWU para producir 10 kg de uranio de bajo enriquecimiento (LEU) con un contenido en U-235 del 4,5%, en unas colas de ensayo de 0,3 %.
El número de Unidades de trabajo separativo proporcionado por un equipo de enriquecimiento es directamente proporcional a la cantidad de energía que el equipo consume. Las plantas modernas de difusión gaseosa normalmente requieren de 2.400 a 2.500 kWh de electricidad por SWU, mientras que las plantas de gas centrifugado solo precisan de 50 a 60 kWh por SWU.
Ejemplo
Una gran planta de energía nuclear con una capacidad de generación eléctrica neta de 1.300 MW requiere anualmente cerca de 25 t de LEU con una concentración de U-235 de 3,75%. Esta cantidad se produce a partir de 210 t de NU (uranio natural) y utilizando alrededor de 120.000 SWU. Por tanto, una planta de enriquecimiento con una capacidad de 1.000 kSWU/año, es capaz de enriquecer el uranio necesario para alimentar ocho grandes centrales nucleares.
Temas de Costes
Además de las Unidades de Trabajo de Separación proporcionadas por una instalación de enriquecimiento, el otro parámetro importante que debe tomarse en cuenta es la masa de uranio natural (NU) que es necesaria a fin de obtener la masa deseada de uranio enriquecido. Al igual que en el caso de las SWUs, el volumen de materia prima necesaria también dependerá del nivel de enriquecimiento que se desee y del U-235 presente en el uranio agotado. Sin embargo, a diferencia del número de SWUs requeridos durante el proceso de enriquecimiento que se incrementan ante niveles menores de U-235 en la corriente de tratamiento, el volumen de NU necesario disminuirá al disminuir los niveles de U-235 al fin del proceso de uranio agotado.
Por ejemplo, en el enriquecimiento de uranio de bajo enriquecimiento (LEU) de utilización en un reactor de agua ligera es normal que la corriente enriquecida contenga el 3,6 % de U-235 (contra el 0,7% en el uranio natural) mientras que las corrientes agotadas contienen del 0,2% al 0,3% de U-235. A fin de producir un kg de este LEU serían necesarios aproximadamente 8 kg de NU y 4,5 SWUs, en el caso de que la corriente de uranio agotado (DU) hubiera de tener 0,3% de U-235. Por otra parte, si la corriente agotada tuviera sólo 0,2 % de U-235, entonces sólo se requerirían 6,7 kg de NU, pero cerca de 5,7 SWU de enriquecimiento. Puesto que el volumen necesario de NU y el número de SWUs requeridas durante el enriquecimiento tienen direcciones opuestas, si el NU es barato y los servicios de enriquecimiento son relativamente más caros, en este caso, los operadores normalmente elegirán que se deje más porcentaje de U-235 en las corrientes de DU, mientras que, en el caso de que el NU sea relativamente más caro, elegirán lo opuesto.
Rebajar la mezcla
Lo opuesto a enriquecer es rebajar la mezcla (downblending); el uranio de alto enriquecimiento (HEU), cuando lo es excesivamente, puede ser rebajado a LEU a fin de hacerlo adecuado para el uso como combustible nuclear comercial.
El producto inicial HEU, puede contener isotopos de uranio no deseados: U-234, es un isotopo menor contenido en el uranio natural; durante el proceso de enriquecimiento, su concentracíón se incrementa incluso más que la de U-235. Altas concentraciones de U-234 pueden causar excesivas exposiciones a la radiación de los trabajadores durante la elaboración del combustible; U-236 es un subproducto de la irradiación en un reactor y puede estar contenido en el HEU, dependiendo de su historial de fabricación. El HEU reprocesado de la producción de material armamentístico nuclear (con una composicón de un 50% de U-235) puede contener concentraciones de U-236 tan altas como un 25%, produciendo concentraciones de aproximadamente el 1,5 % en el producto LEU mezclado. U-236 es un neutrón venenoso; por ello, la concentración de U-235 en el producto LEU debe ser elevado en consonancia para compensar la presencia de U-236.
El producto para la mezcla puede ser NU, o DU, no obstante, dependiendo de la calidad del producto a mezclar, el SEU con normalmente un 1,5% en peso de U-235 puede ser utlizado como materia para la mezcla para diluir los subproductos indeseados que pudiera contener el HEU. La concentración de estos isotopos en el producto LEU en algunos casos puede exceder las especificaciones de la ASTM para el combustible nuclear, si se utilizasen el NU, o el DU. Por ello, la rebaja de la mezcla del HEU generalmente no contribuye a gestionar el problema de tratamiento de residuos planteado por la existencia de grandes cantidades de uranio agotado.
También, un análisis económico detallado de downblending realizado en Rusia sugiere que el eniquecimiento de mezcla consume incluso el 20% más de SWUs de las que pueden recuperarse. Esto significa que no se lleva a cabo ninguna recuperación en absoluto, y que todo el proceso es un despilfarro de SWU.
bala de uranio empobrecido
El uranio empobrecido y la salud humana
Los efectos del uranio empobrecido sobre la salud humana son complejos, debido a la forma química en que entra en el organismo, y pueden estar causados por mecanismos químicos y radiológicos.
No se dispone de mucha información sobre los efectos del uranio sobre la salud y el medio ambiente. No obstante, dado que el uranio y el uranio empobrecido son esencialmente el mismo elemento, excepto por su contenido en isótopos radiactivos, los estudios científicos sobre el uranio natural son aplicables al uranio empobrecido.
En cuanto a los efectos radiológicos del uranio empobrecido, el cuadro se complica aún más, ya que la mayoría de los datos existentes se refieren a los efectos sobre la salud del uranio natural y el uranio enriquecido.
Los efectos sobre la salud dependen de la modalidad y la magnitud de la exposición (ingestión, inhalación, contacto o lesiones) y de las características del uranio empobrecido (tamaño y solubilidad de las partículas). La probabilidad de detectar posibles efectos podría depender del marco (militar, civil, laboral).
Tipos de exposición
El organismo humano contiene como promedio 90 µg de uranio, proveniente de la absorción normal de alimentos, aire y agua; se encuentra aproximadamente un 66% en el esqueleto, 16% en el hígado, 8% en los riñones y 10% en otros tejidos.
Se produce exposición externa debido a la proximidad al uranio empobrecido en su forma metálica (por ejemplo, en un depósito de municiones o en un vehículo con municiones de uranio empobrecido o blindaje de uranio empobrecido) o por contacto con el polvo o los fragmentos creados tras una explosión o impacto. Los efectos debidos únicamente a la exposición externa (y no a la ingestión, inhalación o absorción cutánea) se limitarían a los efectos radiológicos.
Se produce exposición interna por ingestión e inhalación. En el entorno militar, las heridas representan otra vía de exposición si han sido causadas por el impacto de proyectiles o blindaje con uranio empobrecido.
Absorción del uranio en el organismo
La mayor parte (>95%) del uranio que entra en el organismo no se absorbe, sino que se elimina por las heces.
En cuanto al uranio que pasa a la sangre, aproximadamente el 67% es filtrado por los riñones y excretado en la orina en 24 horas.
El uranio se distribuye por los riñones, los huesos y el hígado. El tiempo necesario para excretar en la orina la mitad de la cantidad total de uranio absorbido se ha estimado en 180 a 360 días.
Riesgos para la salud
Toxicidad química: El uranio causa lesiones renales en animales de laboratorio y algunos estudios indican que la exposición a largo plazo puede producir daños en la función renal de los seres humanos. Se han observado alteraciones nodulares en la superficie de los riñones, lesiones del epitelio tubular y un aumento de los niveles de glucosa y proteínas en la orina.
Toxicidad radiológica: La desintegración del uranio empobrecido se produce principalmente por emisión de partículas alfa que no van más allá de las capas cutáneas externas, pero que podrían afectar a las células internas (que son más sensibles a los efectos ionizantes de la radiación alfa) cuando se ingiere o inhala uranio empobrecido. Por consiguiente, la exposición a las radiaciones alfa y beta debido a la inhalación de partículas insolubles de uranio empobrecido puede producir lesiones en el tejido pulmonar y aumentar la probabilidad de contraer cáncer de pulmón. Igualmente, se estima que la absorción en la sangre y la retención en otros órganos, en especial el esqueleto, conlleva un riesgo adicional de cáncer en esos órganos, según el nivel de exposición a las radiaciones. Sin embargo, se considera que con niveles de exposición bajos el riesgo de cáncer es muy escaso.
Hasta la fecha, no se han demostrado efectos adversos para la salud en los limitados estudios epidemiológicos realizados sobre la exposición interna a la radiación debido a la ingestión e inhalación de partículas de uranio empobrecido o a lesiones cutáneas y heridas contaminadas con uranio empobrecido, ni en los estudios realizados con trabajadores expuestos al uranio natural o enriquecido.
Uranio empobrecido en el medio ambiente
En las regiones áridas, la mayor parte del uranio empobrecido permanece en la superficie en forma de polvo. Se dispersa en el suelo con más facilidad en zonas con precipitaciones pluviales mayores.
El cultivo de tierras contaminadas y el uso de agua y alimentos contaminados pueden plantear riesgos para la salud, pero se estima que son limitados. Cabría esperar que la toxicidad química fuera la principal preocupación, en lugar de la exposición a las radiaciones.
Los niños pequeños podrían correr más peligro de exposición al uranio empobrecido que los adultos al volver a sus actividades normales en una zona de guerra, debido a la contaminación de los alimentos y el agua, ya que su curiosidad natural les impulsa a llevarse todo a la boca, lo que podría causar una elevada ingestión de uranio empobrecido procedente del suelo contaminado.
Normas
La OMS tiene directrices sobre el uranio que también podrían aplicarse al uranio empobrecido. En la actualidad son las siguientes:
Directriz para la calidad del agua potable (2 µg/litro); se considera que este valor garantiza protección contra los efectos subclínicos en los riñones comunicados en estudios epidemiológicos (OMS, 1998).
La dosis diaria admisible para la exposición oral al uranio es de 0,6 µg/kg de peso corporal/día (OMS, 1998).
Los límites de la exposición a radiaciones ionizantes son de 1 mSv/año para la población general y 20 mSv/año como promedio de cinco años para los profesionales (Normas básicas de seguridad, 1996).
Actividades de la OMS
La OMS ha realizado un amplio examen de la literatura para determinar las consecuencias generales para la salud de la exposición al uranio y al uranio empobrecido. Próximamente la OMS publicará una monografía en la que se resumirán los resultados del examen.
Uno de los objetivos del examen científico de la OMS fue determinar las lagunas en los conocimientos que hacían necesario realizar investigaciones adicionales, a fin de evaluar mejor los riesgos para la salud humana o de la exposición al uranio empobrecido. La OMS reunirá a un grupo de expertos científicos de alto nivel para que examinen esas necesidades y formulen propuestas de investigaciones detalladas.
La OMS continúa asesorando al equipo especial de las Naciones Unidas en los Balcanes (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA)) y sobre las posibles consecuencias para la salud y el medio ambiente de la guerra del Golfo.
La OMS, por conducto de su Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (CIIC), continúa estudiando los efectos de la exposición a bajos niveles de radiaciones ionizantes a fin de mejorar las bases científicas de la protección contra las radiaciones. En particular, el CIIC tiene previsto hacer un estudio para evaluar si se ha producido un aumento en la incidencia de cáncer entre el personal militar que prestó servicios en la guerra del Golfo o en los Balcanes, así como entre las poblaciones expuestas (y, si procede, evaluar el posible papel del uranio empobrecido en ese aumento).
Necesidades en materia de investigación
Hasta el momento, entre las necesidades determinadas por el examen de la OMS figuran las siguientes:
*
Comprender mejor las lesiones renales asociadas con alteraciones de la función renal (y si son reversibles) en poblaciones sometidas a diferentes niveles de exposición al uranio.
*
Investigar la forma química y física, el comportamiento fisiológico, la lixiviación y el ciclo medioambiental subsiguiente de las diversas formas de uranio procedentes de diversas fuentes industriales y militares. Esos datos deben relacionarse con la amplia base de datos sobre el comportamiento medioambiental y fisiológico de los compuestos de uranio.
*
Mejorar nuestra comprensión, por medio de estudios científicos válidos, de las repercusiones sobre el sistema reproductivo y los efectos mutagénicos y carcinogénicos del uranio y, por deducción, del uranio empobrecido.
Recomendaciones
Nuestros conocimientos sobre el uranio empobrecido son incompletos y es necesario hacer más investigaciones. Es preciso un esfuerzo coordinado para obtener información válida mediante investigaciones de alta calidad a fin de poder evaluar mejor los riesgos para la salud y hacer recomendaciones más precisas sobre la necesidad de descontaminar después de los conflictos.
Habida cuenta de las incertidumbres que persisten sobre los efectos del uranio empobrecido, parece razonable iniciar operaciones de descontaminación en las zonas de impacto en las que exista un gran número de partículas radiactivas. Si existen concentraciones muy elevadas de uranio empobrecido, podría ser necesario acordonar las zonas hasta que se eliminen las partículas. Esto es especialmente importante si es probable que haya niños en esas zonas.
fuente
fuente 2
fuente 3
El uranio natural está formado por tres tipos de isótopos: uranio-238 (238U), uranio-235 (235U) y uranio-234 (234U). De cada gramo de uranio natural el 99,28 % de la masa es uranio-238, el 0,71% uranio-235 y 0,005% uranio-234. La relación Uranio-238/Uranio-235 es constante en toda la Tierra y el resto de de los planetas del Sistema Solar.
En el suelo se encuentra en concentraciones típicas de unas pocas partes por millón (ppm). Ciertas rocas contienen concentraciones de uranio suficientemente altas para ser minadas. Las rocas se llevan a una planta química donde se separa el uranio y se convierte en productos químicos de uranio o en metal. El residuo que queda se llama relave de molino. Los relaves contienen grandes cantidades de productos químicos y sustancias radiactivas que no fueron separadas, tales como radio y torio.
Una de las propiedades radiactivas del uranio es el periodo de semidesintegración, el tiempo que tarda la mitad del isótopo en emitir su radiación y transformarse a otra sustancia. Los periodos de semidesintegración son muy largas (cerca de 200,000 años para el 234U, 700 millones de años para el 235U, y 5.000 millones de años para el 238U).
El isótopo 235U es útil como combustible en plantas de energía y en armamentos. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más 235U que lo normal y se llama uranio enriquecido. La porción sobrante con menos 235U que lo normal se llama uranio empobrecido. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico. El uranio empobrecido es el menos radiactivo, el uranio enriquecido es el más radiactivo.
Uso
El principal uso del uranio en la actualidad es la obtención de combustible para los reactores nucleares que producen el 17% de la electricidad obtenida en el mundo.
El principal uso del uranio es en el sector civil para la suministración de combustible para los reactores nucleares, donde es enriquecido generalmente en 235U al 2-3%. El uranio empobrecido es usado en la producción de municiones perforantes y blindajes de alta resistencia. Otros usos incluyen;
* Estabilizadores de uranio empobrecido para aviones, satélites artificiales y veleros.
* Adición de uranio para la creación de cristales verdes ó fosforecentes en amarillo
* El largo periodo de semidesintegración del isótopo 238U (4.51 × 109 años) es bastante adecuado para estimar la edad de las rocas ígneas y para otros tipos de datación radiométrica.
* 238U es convertido en plutonio en los reactores reproductores. El plutonio puede ser usado en reactores, o en armas nucleares.
* Algunos accesorios luminosos utilizan uranio, del mismo modo que lo hacen algunos químicos fotográficos (nitrato de uranio)
* El uranio en estado metálico es usado para los blancos de rayos X para hacer rayos X de alta energía
* Su alto peso atómico hace al U-238 eficaz para la protección contra la radiación
* Fertilizantes de fosfato a menudo contienen altos contenidos de uranio natural, debido a que el mineral del cual son hechos es típicamente alto en uranio.
Efectos nocivos para la salud
Todas las mezclas de uranio (natural, enriquecido y empobrecido) tienen los mismos efectos químicos en el cuerpo. Se trata de un material muy tóxico que afecta los sistemas óseo, renal y otros órganos del cuerpo humano. Por ser radioactivo además, es cancerígeno, sobre todo cuando se lo inhala junto al radón-222. Por ese motivo, la enfermedad más frecuente entre los trabajadores de las minas de uranio es el cáncer de pulmón.
Enriquecimiento de uranio
El uranio enriquecido es uranio cuyo contenido en uranio-235 ha sido incrementado a través de un proceso de separación de isótopos. El uranio natural se compone principalmente del isótopo U238, con una proporción en peso de alrededor del 0,7 % de U-235, el único isotopo en cantidad apreciable existente en la naturaleza que es fisionable mediante neutrones termales.
La capacidad para enriquecer uranio es uno de los factores claves en la proliferación de armas nucleares.
En el Proyecto Manhattan al uranio enriquecido se le denominó en código oralloy, abreviatura de Oak Ridge alloy (aleación), por la planta en la que el uranio era enriquecido. El término oralloy todavía se usa en ocasiones para referirse al uranio enriquecido.
El U-238 que permanece tras el enriquecimiento es conocido como uranio empobrecido (DU=depleted uranium, en inglés), y es considerablemente menos radioactivo que incluso el uranio natural, a pesar de que es extremadamente denso y útil para vehículos blindados y armas para atravesar blindajes y otras aplicaciones en las que se requiera una alta densidad.
Grados
Uranio altamente enriquecido (Highly enriched uranium (HEU))
l uranio altamente enriquecido tiene una concentración superior al 20% de U-235.
El uranio fisible en las armas nucleares normalmente contiene 85% o más de U-235 conocido como "nivel para armas" (weapons-grade), a pesar de que para un arma muy poco eficiente el 20% sería suficiente (lo que se denomina "utilizable para armas"; incluso se defiende que aún con menos porcentaje sería suficiente, pero entonces la masa nuclear crítica que se requeriría crecería rápidamente. La presencia de demasiada concentración del isotopo U-238 inhibe la descontrolada reacción nuclear en cadena que es la responsable de la potencia del arma.
El uranio altamente enriquecido también se utiliza en la propulsión nuclear marina, donde su concentración es como mínimo del 50%, pero normalmente excede del 90%.
Uranio de bajo enriquecimiento (Low-enriched uranium (LEU))
El uranio de bajo enriquecimiento tiene una concentración inferior al 20% de U-235.
Para uso en los reactores de agua ligera comerciales (LWR=Light water reactor), los más extendidos mundialmente, el uranio está enriquecido del 3 al 5% con U-235. No hay un riesgo directo de explosión. el LEU utilizado en reactores para investigación está enriquecido del 12% al 19,75% con U-235, siendo la concentración más alta para sustituir a los combustibles de alto enriquecimiento por los de bajo enriquecimiento.
Uranio ligeramente enriquecido (Slightly enriched uranium (SEU))
El uranio ligeramente enriquecido tiene una concentración de U-235 entre 0,9 % y 2%.
Este nuevo nivel está siendo utilizado para sustituir el combustible de uranio natural en algunos reactores de agua pesada tales como el CANDU. Los costes se rebajan porque requieren menos uranio y con menos haces se alimenta el reactor, lo que a su vez reduce la cantidad de combustible gastado y los consiguientes costes de gestión de residuos.
El Uranio recuperado (Recovered uranium (RU)) es una variación del SEU. Está basado en el ciclo de combustible implicado en los reactores de agua ligera.
Métodos
La separación de isotopos es una actividad difícil y que requiere intensa energía. Enriquecer uranio es difícil porque los dos isotopos son muy similares en peso: el U-235 es sólo un 1,26% menos pesado que el U-238. Se han utilizado varias técnicas para el enriquecimiento, y otras más están en fase de investigación. En general, estos métodos explotan las ligeras diferencias en el peso atómico de los varios isotopos. Se han realizado trabajos que usarían la resonancia magnética nuclear, aunque no se conoce si estos procesos han sido puestos en producción comercial.
Una característica común a todos los esquemas de enriquecimiento a larga escala es el empleo de un número idéntico de pasos para producir sucesivamente mayores concentraciones de U-235. Cada fase concentra el producto hasta el nivel establecido para la siguiente fase, antes de iniciarse el paso hacia otra nueva fase superior. De forma parecida, la parte del material que no alcanza el nivel de enriquecimiento requerido es devuelto a la fase anterior para su posterior reprocesado. Este sistema de enriquecimiento secuencial es denominado ingeniería química en cascada.
Difusión térmica
La difusión térmica utilza el intercambio de calor a través de una delgada capa de líquido o gas para conseguir la separación de isotopos. El proceso se beneficia del hecho de que las más ligeras moléculas de gas del U-235, se difundirán hacia la superficie caliente, mientras que las más pesadas del U-238, lo harán hacia la superficie más fría. Durante la Segunda Guerra Mundial se utilizó la planta de Oak Ridge para preparar el material requerido para el proceso EMIS (ver más abajo: Separación electromagnética de isotopos). El proceso fue abandonado en favor del uso de la difusión gaseosa.
Difusión gaseosa
La difusión gaseosa es una tecnología utilizada para producir uranio enriquecido que consiste en forzar al gas de hexafluoruro de uranio a través de una membrana semi-permeable, lo que produce una ligera separación entre las moléculas que contienen U-235 y las que contienen U-238. A lo largo de la Guerra fría, la difusión gaseosa jugó un papel importante en la técnica del enriquecimiento de uranio, a pesar de lo cual actualmente ha sido casi por completo sustituida por nuevos métodos.
Gas centrifugado
El proceso de gas centrifugado utiliza un gran número de cilindros rotativos en formaciones en paralelo y en serie. Esta rotación crea una fuerza centrífuga muy fuerte, de modo que las moléculas más pesadas que contienen U-238, se desplazan hacia la parte exterior del cilindro, mientras que las más ligeras del U-235 se recogen más cercanas al centro. Este proceso requiere mucha menos energía que el viejo de difusión gaseosa, para conseguir la misma separación, por lo que lo ha prácticamente remplazado totalmente.
El centrifugado rápido (Zippe)
El centrifugado Zippe es una mejora sobre el centrifugado de gas convencional, siendo la principal diferencia el uso del calor. Se calienta el fondo de los cilindros rotativos, provocando corrientes que mueven hacia la zona superior el U-235, donde puede ser recogido mediante paletas. Este diseño de centrifugado mejorado es utilizado por la compañía comercial Urenco para producir combustible nuclear. También, este proceso fue utilizado por Pakistán en su programa de armas nucleares y el gobierno pakistaní, vendió la tecnología Zippe a Corea del Norte e Irán, permitiendo a ambos países el desarrollo de su propia industria nuclear.
Procesos areodinámicos
Los procesos de enriquecimiento aerodinámicos incluyen las técnicas "Becker Jet Nozzle" desarrolladas por EW Becher y asociados, y el proceso de separación en el tubo vórtex. Este proceso de separación aerodinámica, se basan en la difusión provocada por gradientes de presión, tal como en el proceso del gas centrifugado, y de hecho, el proceso aerodinámico puede ser considerado un centrifugado no rotativo. La obtención de las fuerzas centrífugas se consigue por una dilución de UF6, con hidrógeno o helio como gas de transporte que alcanza una mayor velocidad de flujo de la que se obtendría si se utilizara hexafluoruro de uranio puro. La Uranium Enrichment Corporation of South Africa (UCOR) desarrolló el proceso de separación Helikon vórtes, basado en el tubo vórtex y en Brazil, NUCLEI, un consorcio dirigido por Industrias Nucleares do Brasil, construyó una planta de experimentación. Como ambos procesos implicaban un alto consumo de energía y requisitos notables para la retirada de los residuos del calor, actualmente no están en uso.
Separación Electromagnética de Isotopos
onocido por la abreviatura de su denominación inglesa (Electromagnetic Isotope Separation como EMIS. El uranio metálico, previamente es vaporizado, es ionizado con iones cargados positivamente. Entonces, son acelerados y subsiguientemente deflectados por campos magnéticos hacia sus respectivos puntos de recogida. Un espectómetro de masas a nivel de producción, llamado Calutron, desarrollado durante la segunda guerra mundial y que proporcionó la mayoría del U-235 utilizado en la bomba nuclear Little Boy que se lanzó sobre Hiroshima en 1945. Exactamente, el término 'Calutron' hace referencia a un aparato de varios componentes situado en un gran óvalo alrededor de un potente electromagneto. La separación magnética se ha prácticamente abandonado en favor de métodos más efectivos; no obstante, los inspectores internacionales encontraron que Iraq había construido en secreto docenas de calutrones, supuestamente para el desarrollo de una bomba nuclear.
Procesos Láser
Los procesos Láser constituyen posiblemente una tercera generación tecnológica que promete menos requerimientos de aportación de energía, más bajos costes de capital, y reducción de pruebas, todo lo cual suponen ventajas económicas significativas.
AVLIS (del inglés Atomic Vapor Laser Isotope Separation) es un método en el que se utilizan lásers especialmente afinados para separar isotopos de uranio, mediante la selectiva ionización en transiciones hiperfinas. La técnica utiliza lásers que están ajustados a frecuencias que ionizan los átomos de U-235 pero no otros. El U-235 con carga de iones positivos son entonces atraídos a una bandeja cargada negativamente y recogido.
Un segundo método de separación por láser se conoce como Separación molecular de isotopos por láser: MLIS, ( del inglés Molecular Laser Isotope Separation). En este método, un láser de infrarrojos es dirigido al gas de hexafluoruro de uranio, excitando las moléculas que contienen un átomo U-235. Un segundo láser libera un átomo de fluorina, extrayendo el pentafluoruro de uranio que precipita desde el gas.
Un desarrollo australiano llamado SILEX que es molecular y utiliza UF-6, en apariencia es "básicamente diferente totalmente a lo que se ha probado hasta ahora" de acuerdo con lo que declara su desarrollador Silex Systems Ltd. Los detalles del proceso actualmente no están disponibles. En 1996 la USEC obtuvo los derechos pàra valorar y desarrollar SILEx para uranio (ya que la técnica es utilizable también para siliconas y otros elementos pero renunció a ellos en 2003.
Ninguno de estos procesos se encuentra disponible para su utilización comercial, a pesar de que el de SILEX se encuentra muy avanzado.
Métodos químicos
Se han realizado demostraciones para una planta piloto de un procedimiento químico, pero no ha sido utilizado. El proceso francés CHEMEX explotó una muy ligera diferencia en la propensión de los dos isotopos a cambiar de valencia en la oxidación/reducción, utilizando fases acuosas inmiscibles y orgánicas.
Se desarrolló un procedimiento de intercambio iónico por parte de la Asahi Chemical Compamy en Japón que utiliza una química similar pero que realiza la separación bajo el intercambio iónico de las propiedades de una columna de resina.
Separación de plasma
l proceso de Separación de plasma (PSP) describe una técnica potencialmente más eficiente para el enriquecimiento de uranio que utiliza el magnetismo de superconductores y la física de plasma. En este proceso, se utiliza el principio del ciclotrón para, selectivamente, potenciar el isotopo U-235 en un plasma que contiene una mezcla de iones. Los franceses han desarrollado su propia versión del PSP, a la cual denominan RCI. La dotación de fondos para el RCI se redujo drásticamente en 1986, y el programa se suspendió hacia 1990, a pesar de que todavía se usa el RCI para la separación estable de isotopos.
La unidad de trabajo de separación: SWU (separative work unit)
La Separative Work Unit (SWU) es una unidad de medida compleja que está en función del volumen de uranio procesado y el grado al cual va a ser enriquecido, es decir, el alcance del incremento en la concentración del isotopo U-235, con relación al resto.
El trabajo de separación se expresa en SWUs, kg SW, o kg UTA (del alemán Urantrennarbeit )
* 1 SWU = 1 kg SW = 1 kg UTA
* 1 kSWU = 1 tSW = 1 t UTA
* 1 MSWU = 1 ktSW = 1 kt UTA
La unidad, estrictamente, es: Kilogramo de Separative Work Unit y mide la cantidad de trabajo de separación (indicativa de la energía usada en el enriquecimiento) en el que la materia prima, los residuos y la cantidad de producto están expresados en kg. El esfuerzo gastado en separar una masa F de la materia prima tratada xf en una masa P de producto elaborado xp (producto enriquecido) y los residuos (colas) de masa T y producto xt, se expresa en términos del número de unidades de trabajo separativo necesitadas, dada por la expresión:
SWU = PV(xp) + TV(xt) - FV(xf), en la que V(x) es la "función valor", definida como V(x) = (1 - 2x) ln((1 - x)/x).
El ratio entre materia prima y producto se obtiene de la fórmula:
F/P = (xp - xt)/(xf - xt).
El ratio de residuos (colas) con el producto es dada por la fórmula:
T/P = (xp - xf)/(xf - xt).
Si, por ejemplo, se empieza con 100 kg de uranio natural (NU), se requieren alrededor de 60 SWU para producir 10 kg de uranio de bajo enriquecimiento (LEU) con un contenido en U-235 del 4,5%, en unas colas de ensayo de 0,3 %.
El número de Unidades de trabajo separativo proporcionado por un equipo de enriquecimiento es directamente proporcional a la cantidad de energía que el equipo consume. Las plantas modernas de difusión gaseosa normalmente requieren de 2.400 a 2.500 kWh de electricidad por SWU, mientras que las plantas de gas centrifugado solo precisan de 50 a 60 kWh por SWU.
Ejemplo
Una gran planta de energía nuclear con una capacidad de generación eléctrica neta de 1.300 MW requiere anualmente cerca de 25 t de LEU con una concentración de U-235 de 3,75%. Esta cantidad se produce a partir de 210 t de NU (uranio natural) y utilizando alrededor de 120.000 SWU. Por tanto, una planta de enriquecimiento con una capacidad de 1.000 kSWU/año, es capaz de enriquecer el uranio necesario para alimentar ocho grandes centrales nucleares.
Temas de Costes
Además de las Unidades de Trabajo de Separación proporcionadas por una instalación de enriquecimiento, el otro parámetro importante que debe tomarse en cuenta es la masa de uranio natural (NU) que es necesaria a fin de obtener la masa deseada de uranio enriquecido. Al igual que en el caso de las SWUs, el volumen de materia prima necesaria también dependerá del nivel de enriquecimiento que se desee y del U-235 presente en el uranio agotado. Sin embargo, a diferencia del número de SWUs requeridos durante el proceso de enriquecimiento que se incrementan ante niveles menores de U-235 en la corriente de tratamiento, el volumen de NU necesario disminuirá al disminuir los niveles de U-235 al fin del proceso de uranio agotado.
Por ejemplo, en el enriquecimiento de uranio de bajo enriquecimiento (LEU) de utilización en un reactor de agua ligera es normal que la corriente enriquecida contenga el 3,6 % de U-235 (contra el 0,7% en el uranio natural) mientras que las corrientes agotadas contienen del 0,2% al 0,3% de U-235. A fin de producir un kg de este LEU serían necesarios aproximadamente 8 kg de NU y 4,5 SWUs, en el caso de que la corriente de uranio agotado (DU) hubiera de tener 0,3% de U-235. Por otra parte, si la corriente agotada tuviera sólo 0,2 % de U-235, entonces sólo se requerirían 6,7 kg de NU, pero cerca de 5,7 SWU de enriquecimiento. Puesto que el volumen necesario de NU y el número de SWUs requeridas durante el enriquecimiento tienen direcciones opuestas, si el NU es barato y los servicios de enriquecimiento son relativamente más caros, en este caso, los operadores normalmente elegirán que se deje más porcentaje de U-235 en las corrientes de DU, mientras que, en el caso de que el NU sea relativamente más caro, elegirán lo opuesto.
Rebajar la mezcla
Lo opuesto a enriquecer es rebajar la mezcla (downblending); el uranio de alto enriquecimiento (HEU), cuando lo es excesivamente, puede ser rebajado a LEU a fin de hacerlo adecuado para el uso como combustible nuclear comercial.
El producto inicial HEU, puede contener isotopos de uranio no deseados: U-234, es un isotopo menor contenido en el uranio natural; durante el proceso de enriquecimiento, su concentracíón se incrementa incluso más que la de U-235. Altas concentraciones de U-234 pueden causar excesivas exposiciones a la radiación de los trabajadores durante la elaboración del combustible; U-236 es un subproducto de la irradiación en un reactor y puede estar contenido en el HEU, dependiendo de su historial de fabricación. El HEU reprocesado de la producción de material armamentístico nuclear (con una composicón de un 50% de U-235) puede contener concentraciones de U-236 tan altas como un 25%, produciendo concentraciones de aproximadamente el 1,5 % en el producto LEU mezclado. U-236 es un neutrón venenoso; por ello, la concentración de U-235 en el producto LEU debe ser elevado en consonancia para compensar la presencia de U-236.
El producto para la mezcla puede ser NU, o DU, no obstante, dependiendo de la calidad del producto a mezclar, el SEU con normalmente un 1,5% en peso de U-235 puede ser utlizado como materia para la mezcla para diluir los subproductos indeseados que pudiera contener el HEU. La concentración de estos isotopos en el producto LEU en algunos casos puede exceder las especificaciones de la ASTM para el combustible nuclear, si se utilizasen el NU, o el DU. Por ello, la rebaja de la mezcla del HEU generalmente no contribuye a gestionar el problema de tratamiento de residuos planteado por la existencia de grandes cantidades de uranio agotado.
También, un análisis económico detallado de downblending realizado en Rusia sugiere que el eniquecimiento de mezcla consume incluso el 20% más de SWUs de las que pueden recuperarse. Esto significa que no se lleva a cabo ninguna recuperación en absoluto, y que todo el proceso es un despilfarro de SWU.
bala de uranio empobrecido
El uranio empobrecido y la salud humana
Los efectos del uranio empobrecido sobre la salud humana son complejos, debido a la forma química en que entra en el organismo, y pueden estar causados por mecanismos químicos y radiológicos.
No se dispone de mucha información sobre los efectos del uranio sobre la salud y el medio ambiente. No obstante, dado que el uranio y el uranio empobrecido son esencialmente el mismo elemento, excepto por su contenido en isótopos radiactivos, los estudios científicos sobre el uranio natural son aplicables al uranio empobrecido.
En cuanto a los efectos radiológicos del uranio empobrecido, el cuadro se complica aún más, ya que la mayoría de los datos existentes se refieren a los efectos sobre la salud del uranio natural y el uranio enriquecido.
Los efectos sobre la salud dependen de la modalidad y la magnitud de la exposición (ingestión, inhalación, contacto o lesiones) y de las características del uranio empobrecido (tamaño y solubilidad de las partículas). La probabilidad de detectar posibles efectos podría depender del marco (militar, civil, laboral).
Tipos de exposición
El organismo humano contiene como promedio 90 µg de uranio, proveniente de la absorción normal de alimentos, aire y agua; se encuentra aproximadamente un 66% en el esqueleto, 16% en el hígado, 8% en los riñones y 10% en otros tejidos.
Se produce exposición externa debido a la proximidad al uranio empobrecido en su forma metálica (por ejemplo, en un depósito de municiones o en un vehículo con municiones de uranio empobrecido o blindaje de uranio empobrecido) o por contacto con el polvo o los fragmentos creados tras una explosión o impacto. Los efectos debidos únicamente a la exposición externa (y no a la ingestión, inhalación o absorción cutánea) se limitarían a los efectos radiológicos.
Se produce exposición interna por ingestión e inhalación. En el entorno militar, las heridas representan otra vía de exposición si han sido causadas por el impacto de proyectiles o blindaje con uranio empobrecido.
Absorción del uranio en el organismo
La mayor parte (>95%) del uranio que entra en el organismo no se absorbe, sino que se elimina por las heces.
En cuanto al uranio que pasa a la sangre, aproximadamente el 67% es filtrado por los riñones y excretado en la orina en 24 horas.
El uranio se distribuye por los riñones, los huesos y el hígado. El tiempo necesario para excretar en la orina la mitad de la cantidad total de uranio absorbido se ha estimado en 180 a 360 días.
Riesgos para la salud
Toxicidad química: El uranio causa lesiones renales en animales de laboratorio y algunos estudios indican que la exposición a largo plazo puede producir daños en la función renal de los seres humanos. Se han observado alteraciones nodulares en la superficie de los riñones, lesiones del epitelio tubular y un aumento de los niveles de glucosa y proteínas en la orina.
Toxicidad radiológica: La desintegración del uranio empobrecido se produce principalmente por emisión de partículas alfa que no van más allá de las capas cutáneas externas, pero que podrían afectar a las células internas (que son más sensibles a los efectos ionizantes de la radiación alfa) cuando se ingiere o inhala uranio empobrecido. Por consiguiente, la exposición a las radiaciones alfa y beta debido a la inhalación de partículas insolubles de uranio empobrecido puede producir lesiones en el tejido pulmonar y aumentar la probabilidad de contraer cáncer de pulmón. Igualmente, se estima que la absorción en la sangre y la retención en otros órganos, en especial el esqueleto, conlleva un riesgo adicional de cáncer en esos órganos, según el nivel de exposición a las radiaciones. Sin embargo, se considera que con niveles de exposición bajos el riesgo de cáncer es muy escaso.
Hasta la fecha, no se han demostrado efectos adversos para la salud en los limitados estudios epidemiológicos realizados sobre la exposición interna a la radiación debido a la ingestión e inhalación de partículas de uranio empobrecido o a lesiones cutáneas y heridas contaminadas con uranio empobrecido, ni en los estudios realizados con trabajadores expuestos al uranio natural o enriquecido.
Uranio empobrecido en el medio ambiente
En las regiones áridas, la mayor parte del uranio empobrecido permanece en la superficie en forma de polvo. Se dispersa en el suelo con más facilidad en zonas con precipitaciones pluviales mayores.
El cultivo de tierras contaminadas y el uso de agua y alimentos contaminados pueden plantear riesgos para la salud, pero se estima que son limitados. Cabría esperar que la toxicidad química fuera la principal preocupación, en lugar de la exposición a las radiaciones.
Los niños pequeños podrían correr más peligro de exposición al uranio empobrecido que los adultos al volver a sus actividades normales en una zona de guerra, debido a la contaminación de los alimentos y el agua, ya que su curiosidad natural les impulsa a llevarse todo a la boca, lo que podría causar una elevada ingestión de uranio empobrecido procedente del suelo contaminado.
Normas
La OMS tiene directrices sobre el uranio que también podrían aplicarse al uranio empobrecido. En la actualidad son las siguientes:
Directriz para la calidad del agua potable (2 µg/litro); se considera que este valor garantiza protección contra los efectos subclínicos en los riñones comunicados en estudios epidemiológicos (OMS, 1998).
La dosis diaria admisible para la exposición oral al uranio es de 0,6 µg/kg de peso corporal/día (OMS, 1998).
Los límites de la exposición a radiaciones ionizantes son de 1 mSv/año para la población general y 20 mSv/año como promedio de cinco años para los profesionales (Normas básicas de seguridad, 1996).
Actividades de la OMS
La OMS ha realizado un amplio examen de la literatura para determinar las consecuencias generales para la salud de la exposición al uranio y al uranio empobrecido. Próximamente la OMS publicará una monografía en la que se resumirán los resultados del examen.
Uno de los objetivos del examen científico de la OMS fue determinar las lagunas en los conocimientos que hacían necesario realizar investigaciones adicionales, a fin de evaluar mejor los riesgos para la salud humana o de la exposición al uranio empobrecido. La OMS reunirá a un grupo de expertos científicos de alto nivel para que examinen esas necesidades y formulen propuestas de investigaciones detalladas.
La OMS continúa asesorando al equipo especial de las Naciones Unidas en los Balcanes (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA)) y sobre las posibles consecuencias para la salud y el medio ambiente de la guerra del Golfo.
La OMS, por conducto de su Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (CIIC), continúa estudiando los efectos de la exposición a bajos niveles de radiaciones ionizantes a fin de mejorar las bases científicas de la protección contra las radiaciones. En particular, el CIIC tiene previsto hacer un estudio para evaluar si se ha producido un aumento en la incidencia de cáncer entre el personal militar que prestó servicios en la guerra del Golfo o en los Balcanes, así como entre las poblaciones expuestas (y, si procede, evaluar el posible papel del uranio empobrecido en ese aumento).
Necesidades en materia de investigación
Hasta el momento, entre las necesidades determinadas por el examen de la OMS figuran las siguientes:
*
Comprender mejor las lesiones renales asociadas con alteraciones de la función renal (y si son reversibles) en poblaciones sometidas a diferentes niveles de exposición al uranio.
*
Investigar la forma química y física, el comportamiento fisiológico, la lixiviación y el ciclo medioambiental subsiguiente de las diversas formas de uranio procedentes de diversas fuentes industriales y militares. Esos datos deben relacionarse con la amplia base de datos sobre el comportamiento medioambiental y fisiológico de los compuestos de uranio.
*
Mejorar nuestra comprensión, por medio de estudios científicos válidos, de las repercusiones sobre el sistema reproductivo y los efectos mutagénicos y carcinogénicos del uranio y, por deducción, del uranio empobrecido.
Recomendaciones
Nuestros conocimientos sobre el uranio empobrecido son incompletos y es necesario hacer más investigaciones. Es preciso un esfuerzo coordinado para obtener información válida mediante investigaciones de alta calidad a fin de poder evaluar mejor los riesgos para la salud y hacer recomendaciones más precisas sobre la necesidad de descontaminar después de los conflictos.
Habida cuenta de las incertidumbres que persisten sobre los efectos del uranio empobrecido, parece razonable iniciar operaciones de descontaminación en las zonas de impacto en las que exista un gran número de partículas radiactivas. Si existen concentraciones muy elevadas de uranio empobrecido, podría ser necesario acordonar las zonas hasta que se eliminen las partículas. Esto es especialmente importante si es probable que haya niños en esas zonas.
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