Uranio: extracción, yacimientos y proveedores

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• ¿Qué es el uranio?
• ¿Qué aspecto tiene el uranio?
• ¿Qué tan peligroso es el uranio?
• Yacimientos de uranio en el mundo
• ¿Dónde están las mayores reservas de uranio?
• ¿Qué empresas extraen uranio?
• ¿Cómo se extrae el uranio?
• ¿Para qué se utiliza el uranio?
• ¿Cuánto cuesta el uranio?
• ¿Puede reciclarse el uranio?

¿Qué es el uranio?

El uranio es un elemento químico que recibió su nombre por el planeta Urano. Su símbolo químico es U y su número atómico en la tabla periódica es 92. Con ello, el metal pertenece al grupo de los actínidos. Hasta 1971, el uranio fue considerado el elemento con mayor número atómico, hasta que el plutonio lo sustituyó en esa posición. El uranio se formó en estrellas moribundas, a partir de supernovas y colisiones de estrellas de neutrones.

El uranio natural consta de tres isótopos, todos radiactivos:

• Uranio-238 (99,3 por ciento)
• Uranio-235 (0,7 por ciento)
• Uranio-234 (0,006 por ciento)

Especialmente los isótopos con un número impar de neutrones son fácilmente fisionables mediante neutrones térmicos. Por eso el isótopo 235 es el componente apto para uso nuclear en centrales atómicas y armas nucleares. También existe la posibilidad de preparar y criar uranio; este uranio artificial 233 se denomina torio y, por su número impar de neutrones, también se utiliza en reactores de alta temperatura.

El uranio fue descubierto en 1781 por Friedrich Wilhelm Herschel, y Martin Heinrich Klaproth lo aisló ocho años después del mineral pechblenda como óxido. El metal de uranio puro no lo obtuvo hasta 1841 el francés Eugène Peligot. También la radiactividad fue constatada en 1896 por un francés, Henri Antoine Becquerel. En su honor se nombró la unidad con la que se mide la radiactividad. Los átomos de uranio fueron fisionados por primera vez por Otto Hahn y Fritz Straßmann en 1938.

La vida media del uranio se sitúa entre 4.468 millones de años (uranio-238) y 245.500 años (uranio-234).

En marzo de 2023, científicos en torno a Toshitaka Niwase, investigador del Wako Nuclear Science Center (WNSC) de la High Energy Accelerator Research Organization (KEK) en Japón, descubrieron y sintetizaron un isótopo completamente nuevo de uranio. Debería desintegrarse en otros elementos ya después de 40 minutos.

Este uranio-241 tiene 92 protones, como todos los isótopos de uranio, y 149 neutrones. Es el primer nuevo isótopo rico en neutrones del uranio descubierto desde 1979. Mientras los átomos de un elemento determinado siempre tienen el mismo número de protones, distintos isótopos o versiones de esos elementos pueden contener un número diferente de neutrones en sus núcleos. Para considerarse rico en neutrones, un isótopo debe contener más neutrones de lo habitual para ese elemento.

El uranio pertenece a la clase de elementos de la tabla periódica denominada actínidos, que presentan números de protones entre 89 y 103. Todos los actínidos son radiactivos, pero el uranio es, junto con el radio, el polonio y el torio, uno de los cuatro elementos más radiactivos.

¿Qué aspecto tiene el uranio?

El uranio es un metal pesado algo más blando que el acero. Brilla de color plateado y, con una densidad de 19 g/cm3, es muy pesado. Al aire, el elemento se oxida y se vuelve amarillo-marrón. Los ácidos suelen disolver el uranio. En forma de polvo se enciende por sí solo (pirofórico). Debido a su radiactividad, todos los isótopos de uranio son inestables.

En la naturaleza aparecen muchos minerales de uranio. La mayoría de ellos son de color amarillo, naranja o verde brillante a la luz del día. Bajo luz ultravioleta, algunos fluorescen en verde-amarillo.

¿Qué tan peligroso es el uranio?

El uranio es radiactivo, es decir, se desintegra. En ese proceso se generan las llamadas radiaciones alfa, que son unas 20 veces más intensas que los rayos X.

El alcance de esta radiación alfa es de pocos centímetros en el aire y, en tejido corporal, según la densidad, de pocos milímetros a fracciones de milímetro. Según la Oficina Federal de Protección Radiológica, ya queda eficazmente blindada por la ropa y no representa peligro para la piel intacta en una exposición externa. Los productos radiactivos de desintegración del uranio también liberan radiación beta y gamma.

Como metal pesado, el uranio actúa además de forma tóxica similar al plomo o el mercurio. El uranio se vuelve peligroso para la salud cuando entra en el organismo humano, por ejemplo por inhalación, heridas abiertas o a través de los alimentos.

Yacimientos de uranio en el mundo: ¿dónde se encuentra uranio?

El contenido medio de uranio en la corteza terrestre es de 2,7 ppm. Esto significa que de un millón de partes, 2,7 son partes de uranio. El uranio forma parte de minerales como el circón o de rocas como el granito. También forma minerales propios, como uraninita o pechblenda.

La extracción de uranio ha disminuido en los últimos años desde su máximo. Si en 2016 se extrajeron 63.207 toneladas de esta materia prima, en el año de la pandemia 2020 fueron solo 47.731 toneladas. En 2021 la cantidad subió apenas marginalmente hasta 48.332 toneladas. Desde el cambio de milenio, 2003 fue el año con menor extracción de uranio, con 35.574 toneladas.

El país con mayor extracción de uranio es Kazajistán. En 2021, las empresas extrajeron allí 21.819 toneladas. Por detrás se situaron Namibia y Canadá, con 5.753 y 4.693 toneladas respectivamente.

Yacimientos mundiales de uranio

¿Dónde están las mayores reservas de uranio?

No sorprende que el mayor país productor, Kazajistán, albergue también las mayores reservas de uranio. El estudio energético BGR 2021 sitúa al país centroasiático con 344.000 toneladas de reservas de uranio, alrededor del 27 por ciento de todas las reservas mundiales. En Canadá se estiman 259.000 toneladas (20,8 por ciento) y Sudáfrica contabiliza 166.000 toneladas (13,4 por ciento). Las reservas de Brasil son similares, con 156.000 toneladas y una cuota del 12,5 por ciento.

Aquí hay reservas de uranio

Productores mundiales de uranio: ¿qué empresas extraen uranio?

Según la World Nuclear Association, en 2021 se extrajeron alrededor de 48.332 toneladas de uranio. Algo más de 11.000 toneladas proceden de Kazajistán, de la empresa estatal kazaja Kazatomprom. La compañía tiene sus minas sobre todo en Kazajistán. Allí participa en Inkai 1 a 3 (con Cameco), Budenovskoye 2 (con Uranium One) y Kharasan 1 (con Uranium One). La mina Central Mynkuduk es operada íntegramente por Kazatomprom.

¿Quién suministra uranio?

Con gran distancia le sigue Orano, de Francia, con 4.541 toneladas de uranio. Su mayor mina está en Canadá, en Cigar Lake. Orano extrae allí uranio junto con Cameco. Otra gran mina de Orano se encuentra en Níger.

La empresa de origen ruso Uranium One ocupa el tercer puesto entre los mayores productores de uranio, con 4.514 toneladas, es decir, solo ligeramente por detrás de los franceses. En cuarto lugar se sitúa Cameco, de Canadá.

Las mayores minas de uranio del mundo

¿Cómo se extrae el uranio?

El uranio rara vez se extrae de forma primaria; con más frecuencia aparece como subproducto, por ejemplo en la extracción de oro o cobre. Las minas existen tanto en minería subterránea como a cielo abierto. Las técnicas de extracción no difieren de las de otras materias primas. Primero se extrae y tritura el mineral. La primera etapa de procesamiento es la producción de yellow cake. En ella, los óxidos de uranio contenidos en el mineral se disuelven mediante ácidos. De dos toneladas de mineral de uranio se obtiene aproximadamente un kilogramo de yellow cake. En la obtención de yellow cake se generan residuos radiactivos, llamados tailings, que contienen radio y torio. Deben depositarse de forma definitiva.

El yellow cake es la materia de partida para producir elementos combustibles. Según el tipo de reactor, todavía se requiere enriquecimiento. Entonces el yellow cake se transforma en hexafluoruro de uranio mediante un proceso químico. Sin enriquecimiento, la torta amarilla se procesa para obtener dióxido de uranio o uranio metálico.

La extracción de uranio mediante lixiviación in situ gana cada vez más importancia. Para ello se perfora el cuerpo mineralizado. Después se bombea ácido sulfúrico diluido, que disuelve el uranio. Esta solución que contiene uranio se vuelve a bombear hacia fuera y el uranio se separa. Este método se considera más respetuoso con el medio ambiente y más económico para extraer el material radiactivo, ya que reduce los escombros radiactivos.

¿Para qué se utiliza el uranio?

El uso más conocido del uranio es la generación de energía mediante fisión nuclear y reacción en cadena. En las centrales nucleares se produce electricidad de esta manera. Primero se genera calor, que produce electricidad mediante un proceso clásico de vapor con turbina y generador.

Sin embargo, el combustible uranio representa de media solo entre el diez y el 15 por ciento de los costes de generación eléctrica nuclear, una proporción relativamente baja. En diciembre de 2016 había en funcionamiento 450 centrales nucleares en 31 países y 58 centrales nucleares en construcción en 15 países. A finales de 2016 había 129 centrales nucleares en funcionamiento en la Unión Europea (UE-28).

Un kilo de uranio natural, con aproximadamente un 0,7 por ciento de uranio-235 fisionable, tiene el mismo contenido energético que 12.600 litros de petróleo o 18.900 kilogramos de hulla. Sin embargo, el uranio natural contiene una concentración demasiado baja de material fisionable, por lo que se enriquece para obtener uranio con una mayor proporción de U-235. De un kilo de uranio enriquecido pueden obtenerse unos 24 millones de kilovatios hora de calor, equivalente a 3.000 toneladas de hulla.

La central nuclear suiza de Gösgen necesita, según el operador, 20 toneladas de uranio enriquecido al año, aproximadamente un metro cúbico. En 2004, las 440 centrales nucleares operadas en todo el mundo consumieron, según el Instituto Federal de Geociencias y Recursos Naturales (BGR), 68.357 toneladas de uranio.

El uranio también puede utilizarse para armas nucleares. Para ello, el uranio-238 se transforma en plutonio-239 en los llamados reactores reproductores.

La energía nuclear también puede servir como propulsión: sobre todo en buques de guerra y submarinos, los reactores nucleares sustituyen una caldera de vapor. Entre los primeros barcos con propulsión nuclear estuvieron el submarino estadounidense Nautilus (1954) y el rompehielos Lenin (1958). Todavía en servicio está el portaaviones estadounidense de propulsión nuclear USS Enterprise, que alcanza una velocidad máxima de 33 nudos.

En medicina, el uranio también desempeña un papel, aunque como tecnecio. Este se genera en la fisión de U-235. El tecnecio se utiliza en medicina nuclear para diagnosticar enfermedades, por ejemplo en tiroides, pulmón o esqueleto, así como en tratamientos contra el cáncer. Su ventaja es su baja vida media de seis horas.

En la industria alimentaria también se emplea radiación gamma. Por un lado, sirve como catalizador de procesos naturales de mutación en semillas vegetales. Ya se han cultivado alrededor de 3.000 variedades vegetales mediante el llamado plant mutation breeding, por ejemplo la variedad de arroz Binadhan-7.

La radiación generada por uranio también sirve para esterilizar alimentos. Elimina microorganismos como bacterias y mohos sin que se genere radiactividad. En Alemania suelen tratarse así especias secas. La ventaja es que vitaminas y aromas se conservan de esta manera.

¿Cuánto cuesta el uranio?

El precio del uranio se indica por libra, normalmente en dólares estadounidenses. En los últimos tres años ha vuelto a encarecerse y a volverse más volátil. En los años noventa, el uranio era extremadamente barato: una libra costaba entre once y 12 dólares. En 2004 comenzó una subida hasta 135 dólares en junio de 2007. Le siguió una nueva caída, pero nunca volvieron a alcanzarse los bajos precios del milenio pasado.

En 2010, el precio del uranio inició incluso una pequeña recuperación, que terminó abruptamente en marzo de 2011 con el accidente nuclear de Fukushima. Desde entonces el precio del uranio solo conoció una dirección: hacia abajo, porque algunos países aprovecharon el accidente para salir de la energía nuclear. Incluso la potencia nuclear Francia coqueteó en 2011 con ello; al menos socialistas y verdes prometieron, en caso de victoria electoral en 2012, apagar un tercio de las centrales nucleares. Pero también el presidente Hollande, elegido entonces, quería reducir la proporción de energía nuclear del 75 al 50 por ciento. Tras la invasión rusa de Ucrania, el presidente Emmanuel Macron revisó este plan y anunció la construcción de nuevos reactores, de forma similar a otros Estados europeos como Polonia. Como consecuencia, el precio del uranio subió desde febrero de 2022 a su nivel más alto desde 2011.

¿Puede reciclarse el uranio?

En principio, el uranio puede reutilizarse al menos parcialmente. Esto se realiza mediante la reprocesación de residuos nucleares en las llamadas plantas de reprocesamiento.

Sin embargo, no se trata de un verdadero reciclaje de la materia prima en el sentido de que el recurso secundario pueda volver a utilizarse por completo o en gran parte como la materia prima primaria. En la reprocesación de elementos combustibles gastados se trata principalmente de separar entre sí las distintas sustancias surgidas por la fisión nuclear. Son sobre todo uranio-238, uranio-235 todavía no consumido, los llamados transuránicos y productos de fisión. Los transuránicos son todas las sustancias más pesadas que el uranio y que se han generado mediante enriquecimiento con neutrones. Entre ellas se encuentra, por ejemplo, el plutonio.

Con una pequeña parte del plutonio se fabrican los llamados elementos combustibles MOX (óxido mixto). Pueden emplearse como combustible en una central nuclear. El plutonio podría «reciclarse» para armas nucleares.

El uranio reprocesado es impuro en comparación con el uranio recién producido, ya que contiene isótopos, por ejemplo uranio-232. Por ello plantea mayores exigencias de protección radiológica. Solo alrededor del diez por ciento del uranio puede reutilizarse mediante nuevo enriquecimiento. Sin embargo, este enriquecimiento normalmente no forma parte de la reprocesación.

Además, en la reprocesación se generan productos de fisión. Son, por ejemplo, cesio, tecnecio, criptón, estroncio, yodo, así como rutenio, rodio y paladio. Estos últimos pertenecen al grupo de los metales del platino y figuran entre los elementos más frecuentes entre los productos de fisión. Su reutilización y obtención sería posible, pero no se practica. Por ello, los productos de fisión solo se almacenan, se enfrían y, tras varios años de decaimiento, se funden con vidrio.

Hay plantas de reprocesamiento activas en Francia (La Hague), Gran Bretaña (Sellafield), Japón (Rokkasho) y Mayak (Rusia). La segunda planta británica, en Dounreay, ya fue clausurada. En Alemania, la planta de reprocesamiento de Wackersdorf, en Baviera, arrancó como proyecto piloto en 1971, pero fue cancelada de nuevo en 1989.