fonte: minería (clique para original)
En su reciente visita al Perú, MINERÍA tuvo la oportunidad de conversar con el Ing. Christian Escalante, miembro de la Asociación de Profesionales Ingenieros, Geólogos y Geofísicos de Alberta (APEGGA), Canadá y Gerente General y Geofísico Senior de eGeosciences Solutions, quien explicó el gran potencial que tiene el uranio, en comparación con otros combustibles, como generador de energía eléctrica sin contaminación del medio ambiente.
¿Cuáles son las principales propiedades del uranio?
El uranio es uno de los elementos más pesados y es clasificado como metal. También es uno de los pocos que puede ser fácilmente fisionado. Además, tiene una densidad de 19 g/cm3, ligeramente por debajo del tungsteno pero significativamente mayor a la del plomo (11.3 g/cm3). El uranio-235 (235U) y el uranio-238 (238U) son las dos formas más comunes (isotopos) en que se encuentra en la naturaleza. El 235U es usado para la generación de energía, ya que, a diferencia del 238U, su núcleo se divide fácilmente cuando es bombardeado por un neutrón. Todos los isotopos de uranio sufren las mismas reacciones químicas en la naturaleza y poseen características físicas casi idénticas, tales como punto de fusión, punto de ebullición y la volatilidad. Sin embargo, sus propiedades radioactivas son diferentes. La propiedad más útil del uranio es su estructura atómica, que puede ser cambiada en un proceso que libera energía en la forma de calor. Este calor es aprovechado, dentro de una planta de energía nuclear, para generar electricidad sin producir gases que impacten el medio ambiente.
En la naturaleza, ¿en qué forma y cómo se presenta el uranio?
El uranio es uno de los elementos comúnmente más encontrados en la corteza terrestre. Es hasta 500 veces más abundante que el oro, 25 veces más abundante que el mercurio y tan abundante como el estaño. Se puede encontrar en forma natural en todos lados: en las rocas, suelos, ríos y océanos, al igual que en la comida y hasta en los tejidos humanos. Debido a su naturaleza radioactiva y a que existe en cualquier lugar, este contribuye a la radiación natural presente en el medio en que vivimos. Su concentración varía de lugar en lugar y de sustancia en sustancia. De esta forma, por ejemplo, en rocas de fosfato, usadas para producir fertilizantes, oscila entre los 400 ppm, y en granitos, que constituye más del 50 por ciento de la corteza terrestre, únicamente entre 4 ppm.
Este metal puede encontrarse en un gran número de minerales, siendo económicamente los más importantes la uraninita y la pechblenda. Los depósitos más grandes de uranio se encuentran en Australia, Kazajistán y Canadá. Los depósitos en Canadá son los únicos que poseen alta ley.
La extracción de uranio es únicamente viable en depósitos ricos y también depende de otros factores, entre los que se encuentran el método de extracción, los precios en el mercado y las consideraciones sociales y ambientales.
¿Cuáles son las técnicas de exploración usadas para identificar depósitos de uranio?
Comúnmente, los métodos de exploración para la identificación de depósitos de uranio se basan en el uso de técnicas eléctricas que pueden mapear conductores grafíticos y zonas de fallas conductivas asociadas con este mineral. Sin embargo, la industria del uranio ha comenzado a desarrollar variantes en técnicas eléctricas/electromagnéticas y no eléctricas para explorar nuevos depósitos, especialmente los ubicados a mayor profundidad. Entre estos tenemos los métodos magnetotelúricos (MT), gravimétricos y sísmicos de alta resolución. En muchos casos, en el uso de sondajes geofísicos para proporcionar los datos de las propiedades físicas in situ, también se aplica para tener un mejor control cuantitativo durante la interpretación y modelamiento de los datos potenciales, sísmicos y eléctricos.
¿En qué consiste su utilización para la generación de energía eléctrica?
Una vez que el mineral es extraído, este es triturado e ingresado en forma de lodo a un molino, donde es tratado con químicos para extraer el metal y producir un concentrado de uranio conocido como yellowcake. Posteriormente, este concentrado es enviado a una refinería para su procesamiento hasta obtener trióxido de uranio, que es convertido en dióxido de uranio, un polvo negro que es almacenado en forma de pequeños pellets, los mismos que son colocados dentro de tubos de metal de circonio y son ensamblados en un haz de combustible de 10 cm de diámetro y 50 cm de largo, con un peso de aproximadamente 25 kilos. Finalmente, el producto final es enviado a las plantas de energía nuclear, que producen electricidad después de separar los elementos pesados durante la fisión.
¿Cómo es este proceso?
Los productos de la fisión chocan con el agua en un reactor, liberando energía, lo que hace hervir el agua. La presión parcial mejorada del vapor liberado impulsa una turbina para generar electricidad. Los elementos pesados más comunes son 235U y 239Pu. Cuando un neutrón de movimiento lento impacta con 235U, el neutrón es absorbido, formando 236U, el cual se divide, por ejemplo, en 92Kr, 141Ba, tres neutrones libres, y rayos gamma. Cuando los fragmentos y los rayos gamma chocan con el agua en un reactor, se convierten respectivamente en energía cinética y energía electromagnética para calentar o, en otras palabras, hervir el agua. Con el tiempo, los fragmentos de estos elementos decaen radioactivamente, emitiendo partículas beta (electrones de alta velocidad). Después de 18 a 24 meses de uso como combustible, la energía útil del uranio es consumida y la barra de combustible se convierte en desperdicio radioactivo que necesita ser almacenado. Sin embargo, a través de los reactores reproductores, el uranio no usado y su producto, plutonio, son extraídos y reusados, extendiendo significativamente el tiempo de vida de una masa dada de uranio.
¿Qué cantidad de energía puede producirse?
La cantidad de energía generada usando este metal es enorme, en comparación con otros combustibles. Por ejemplo, solo bastaría el uso de siete pellets de uranio para proporcionar la energía suficiente para una casa por todo un año. Una sola barra de combustible genera la misma energía que 380 toneladas de carbón o 1,800 barriles de petróleo. Todo esto sin introducir CO2 en el medio ambiente. De hecho, algunos estudios recientes demuestran que la energía nuclear está bastante cerca de la energía eólica en lo referente a emisiones durante todo su lapso de vida. Basta solo ver a Francia, principal consumidor de energía nuclear, teniendo el aíre más limpio en Europa.
¿Cuán costosa es esta forma de generación de energía?
En términos de costos, las plantas de energía nuclear son extremadamente caras para construir, pero baratas para operar. El uranio es únicamente una pequeña parte del costo operativo. Las plantas nucleares tienen muy altos costos debido a la obtención de licencias, construcción y requerimientos de inspección y monitoreo de la planta. De allí que el costo de la electricidad es relativamente más caro que el de la producida por algunas otras fuentes de energía. El beneficio radica en el poco impacto con relación al medio ambiente, ya que la generación de electricidad a partir de la energía nuclear no produce contaminantes, pues el combustible no se quema y la mayor cantidad de agua usada es reciclada.
En la actualidad, ¿qué porcentaje de la generación de energía del mundo se produce con uranio?
Hasta el 1 de abril del 2008, 439 plantas de energía nuclear han sido instaladas en 31 países, incluyendo 104 en los Estados Unidos, 59 en Francia, 55 en Japón, 31 en Rusia y 20 en la República de Corea. Los Estados Unidos de Norteamérica producen más energía a partir de procesos nucleares que cualquier otro país, con el 29.2% del total mundial en 2005, según las estadísticas de la Agencia de Energía Internacional, seguido de Francia, Japón y Alemania. Francia usa energía nuclear para suministrar el 79% de su electricidad. En base a las dimensiones actuales de la producción de electricidad nuclear, se estima que hay suficientes reservas de uranio para 90 a 300 años. De allí que es importante identificar nuevos depósitos para incrementar las reservas actuales.
¿Considera usted que estamos ante el nuevo generador de electricidad que sustituirá a los hidrocarburos?
La energía es la moneda convertible de la tecnología. Un reciente estudio del Consejo Mundial de Energía determinó que la demanda mundial en el 2020 sería 50 u 80 por ciento más que los niveles actuales. De allí, que es importante buscar otras fuentes de recursos energéticos que proporcionen un desarrollo sostenible. Una alternativa es el uso de energía nuclear.
Al ritmo actual de uso, tomando en consideración el incremento de la población y un mayor consumo de energía por los países desarrollados, los recursos de petróleo y gas natural se agotarán en las próximas décadas, por eso debemos tomar precauciones hoy para lograr un mundo viable para las generaciones futuras. El uso de la energía nuclear es una posibilidad, ya que produce aproximadamente el 16 por ciento de la electricidad a nivel mundial. Sin embargo, este recurso energético es finito y eventualmente también se agotará, por lo tanto, es importante la búsqueda de nuevos depósitos y el desarrollo de mejores técnicas y métodos que permitan identificar estos yacimientos. El Perú, al igual otros países, pueden contribuir con dar continuidad a la utilización de este recurso energético a través de los recientes depósitos descubiertos y a los futuros prospectos.
Debido a esto, no solo debemos enfocarnos en el uso de la energía nuclear, sino en buscar otras opciones que permitan tener suministro de energía a largo plazo, respetando el medio ambiente, es decir, el uso de fuentes renovables tales como el agua, el sol, el viento, la biomasa, fuentes geotermales e hidrógeno.
¿Existe alguna posibilidad de contaminación en el proceso de explotación y uso del uranio?
Los procedimientos de operación de una mina ordinaria de uranio aseguran y/o garantizan que no hay ninguna contaminación significativa en el agua o en la atmósfera. De hecho, su efecto ambiental es menor a la de una mina de carbón, la cual, hoy en día, también tiene un impacto pequeño con la excepción de que requiere la rehabilitación subsecuente de áreas más extensas. Por lo general, las plantas de energía nuclear liberan pequeñas cantidades de radioactividad a la atmósfera, que son detectadas con sofisticados sistemas de monitoreo y equipos analíticos, pero nunca a niveles dañinos. Con el avance tecnológico y la investigación de nuevos métodos de explotación y tratamiento, estas emisiones están siendo reducidas. En la actualidad, no constituye un problema ambiental significativo. Sin embargo, esto no implica que esté completamente libre de peligros, pero es mucho más seguro que otras formas de generación de energía, como lo demuestran diversos reportes y estudios de investigación.
¿En qué otro tipo de industria puede usarse?
Generalmente, cuando escuchamos hablar de uranio, lo asociamos a la generación de energía y la fabricación de armas nucleares, lo que actualmente es muy restringido. Sin embargo, tiene gran aplicabilidad en otras áreas como en la medicina, la exploración espacial, la industria, usos no energéticos y hasta en la seguridad del hogar, en los detectores de humo. El uranio también es usado, por ejemplo, como un aditivo de color en los vidrios cerámicos, en algunas lámparas y equipos fotográficos, fertilizantes de fosfato, rayos X de alta energía, contrapesos en aeronaves, blindajes de radiación en equipos médicos para terapia y contenedores para el transporte de materiales radioactivos, entre otros.
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