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Características del uranio

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El uranio cuyo símbolo químico es “U”, presenta color plateado-grisáceo y número atómico 92. Tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza. Es un metal muy denso, aproximadamente un 70% más denso que el plomo aunque menos denso que el oro o el wolframio, fuertemente electropositivo y reactivo, dúctil y maleable, pero mal conductor de  electricidad. Es levemente radioactivo. La abundancia del uranio en la corteza terrestre es de 0.0004%, se presenta principalmente en rocas, suelos y agua (en el mar también se puede encontrar uranio en forma de sales complejas de uranio y carbonatos). En los seres vivos se encuentra en muy bajas concentraciones. Es considerado más abundante que el antimonio, berilio, cadmio, mercurio, plata, wolframio y oro (500 veces más abundante que el oro) y tan abundante como el arsénico y molibdeno.

En estado natural, el uranio esta compuesto por tres isótopos radiactivos: uranio-238 (U238) con el 99.2739%, uranio-235 (U235) con el 0.7205% y uranio-234 (U234) con el 0.0056%. El isótopo U235 es la causa de la gran importancia de este elemento ya que es el isótopo válido fisionable, único isótopo fisible que se encuentra en la naturaleza y siendo el uranio el único elemento que se encuentra de forma natural con esta característica. Este elemento se transforma o decae a través de una serie de materiales radiactivos diferentes, esta serie, o cadena de decaimiento, termina cuando se forma una sustancia estable no radioactiva, esta sustancia es el plomo.

Debido a su reactividad el uranio no ocurre en la naturaleza en forma pura, se encuentra en  compuestos que se han formado durante la reacción con otros elementos y sustancias que se disuelven en el agua para formar un mineral, en su gran mayoría son óxidos junto a diversos carbonatos, fosfatos, arseniatos, vanadatos y silicatos; en algunos de ellos el uranio es el principal componente, mientras que en otros sólo forma una parte muy pequeña del todo.

Se conocen más de 100 minerales uraníferos aunque existen más de 500 especies mineralógicas que contienen uranio, pero sólo unos pocos son de interés comercial. Los minerales primarios presentan color pardo obscuro o negro y son perceptiblemente pesados; los secundarios son de color amarillo, anaranjado y verde brillantes, ocurren por lo general en masas terrosas o en polvo,  ambos pueden o no, hallarse asociados. 

     

Minerales

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Autunita

Imagen tomada de: https://es.wikipedia.org/wiki/Uraninita
  

 

Entre los minerales primarios de uranio con carácter económico industrial se encuentra principalmente la Uraninita (UO2) o Pechblenda (amorfa), que  representa la fuente principal de uranio y es el componente esencial en casi todas las menas de ley elevada; de los minerales  secundarios más comunes desde el punto de vista económico están la Carnotita K2(UO2)2(VO4)2·3H2O, la Tyuyamunita Ca(UO2)2(V2O8)5-8H2O, la Torbenita Cu(UO2)2(PO4)2 · 8-12 H2O y la  Autunita Ca(UO2)2(PO4)2·10-12H2O.   

Usos

El elemental uso y más importante del uranio es en el campo de la energía nuclear, como combustible para los reactores nucleares que generan calor produciendo el 17% de la electricidad obtenida en el mundo. Aunque es el principal uso, no es el único, el uranio también tiene aplicaciones en diversos campos:

 

  • Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos.

  • Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades.

  • Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.

  • Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.

  • Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono-14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica.

  • Usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo; igualmente puede ser útil para estimar la edad de la Tierra debido al periodo de semi-desintegración del U238 que es de aproximadamente 4.470 millones de años y el del U235 que es  704 millones de años.

 

 

El uraniocomo combustible generador de energía nuclear puede ser utilizado únicamente como uranio enriquecido. En su estado natural el uranio contiene un bajo porcentaje (0.7205%) en el isótopo U235, único isótopo aprovechable como combustible, por lo que para utilizarlo se requiere de enriquecer su porción entre un 3% y un 5% pasando por un proceso de enriquecimiento en donde una parte es enriquecida y otra empobrecida en contenido de U235. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico aunque el empobrecido es el menos radiactivo.

El uranio empobrecido es la principal fuente de material fisil para las armas nucleares usado en la producción de municiones perforantes y blindajes de alta resistencia. Por su alta densidad, es utilizado en la construcción de estabilizadores para aviones, satélites artificiales y veleros; se ha utilizado como agregado para la creación de cristales de tonos verdes, en accesorios luminosos y en químicos fotográficos (nitrato de uranio); también se utiliza como esterilización de material quirúrgico y descontaminación de alimentos. En estado metálico es usado como blanco para generar rayos X.

Recientemente se le han encontrado nuevas aplicaciones al uranio empobrecido, la industria militar le ha dado un uso como “cabeza” de proyectiles antiblindaje debido a su alta densidad, aunque es fuente de contaminación para la población civil años después de ser utilizado. También puede ser usado como parte de un nuevo combustible nuclear.

 

Efectos sobre la salud y el medio ambiente

La solubilidad en agua de un compuesto de uranio determina su movilidad en el medio ambiente, así como su toxicidad. En su forma de mineral en estado óxido no es tan dañino como cuando llega a la fase activa, es decir cuando se libera a su estado puro tras varios procesos químicos. En esta fase emite partículas alfa, beta, gamma y otras que causan graves daños a la salud.

Aunque no se ha detectado ningún efecto dañino en las radiaciones de los niveles naturales de uranio, se pueden dar efectos químicos dependiendo de la cantidad incorporada al organismo afectando el sistema renal y provocando enfermedades del hígado. Si el uranio puede tener efectos en la reproducción humana o no, es actualmente desconocido.

Aunque toda actividad industrial es por si misma agresiva con el medio ambiente es imprescindible en el progreso humano y la minería de uranio, es de las más contaminantes y controvertidas debido a los llamados residuos nucleares. Los trabajos industriales de la minería están sujetos a riesgos de enfermedades laborales propias, además de las comunes de la extracción de otros minerales, en este caso se trata de anomalías cromosómicas que estadísticamente guardan una gran relación con la exposición al radón  (aparece en forma gaseosa). Asimismo,  los estudios confirman la alta toxicidad del uranio en el agua potable, descubriéndose efectos tóxicos en el riñón incluso en muy bajas concentraciones. Cuando las personas están expuestas a los radionucleidos del uranio (desintegración radioactiva)  por un largo periodo de tiempo, pueden desarrollar cáncer y presentar sinergias con el humo del tabaco.

Ambiente geológico

El uranio se halla ampliamente distribuido en la naturaleza, es fácil de detectarse y de determinarse aún en pequeñas cantidades, se encuentra en una gran variedad de rocas y en tipos muy diferentes de formación; en general, en mineralizaciones hidrotermales asociadas a yacimientos de sulfuros en rocas ígneas de composición más ácida, como los granitos, pegmatitas y rocas volcánicas como las riolitas, también ciertas rocas sedimentarias muestran zonas enriquecidas como el caso de lignitos, esquistos negros, ciertos fosfatos marinos y los denominados “calcretes (caliche)”.

Las provincias uraníferas son de dimensiones generalmente pequeñas, la mayoría se localizan en un círculo de 100 km de diámetro y los yacimientos en sí mismos son de tamaño pequeño y se distribuyen de forma muy discontinua.

Se reconocen 15 tipos de depósitos de uranio y ocurrencias por la World Outside Centrally Planned Economies Areas (WOCA) y uno más basado en primera instancia sobre el medio ambiente y/o la geometría. En esta clasificación se incluye los que están actualmente en  producción, producción pasada y posiblemente futura además de los extraidos como co- ó sub-producto. Más de 40 subtipos o clases pueden ser atribuidos a estos 15 tipos.

Los tipos de depósitos que están en producción son los siguientes:


Contacto discordante. Estos depósitos están asociados a zonas de contactos y ocurren debajo y por encima de la discordancia que separa un basamento cristalino intensamente alterado por  metereorización laterítica supreyaciendo a capas sedimentarias rojas de edad proterozoico o fanerozoica.

Epimetamórfico-sub-discordante. Estructuras estratificadas ligadas a metasedimentos por debajo de una discordancia en la cual descansan rocas sedimentarias clásticas. Consiste de lentes o mineralizaciones tabulares emplazadas en fracturas y brechas en distintas unidades estratigráficas.

Vetas. Consiste en relleno de lentes o capas o diseminaciones, fisuras, brechas y stockwork en rocas fracturadas y deformadas; su distribución e intensidad de mineralización es irregular. La Uraninita, se halla frecuentemente en vetas y puede ocurrir en casi cualquier tipo de roca en donde el mineral ha estado expuesto a la intemperie, es muy probable que esté asociado con algunos minerales secundarios.

Rocas Sedimentarias. Ocurren en arenas de ambiente fluvial-continental y menos comúnmente en fluvial marino. Ciertas rocas sedimentarias –notablemente las areniscas, lutitas (o pizarras) y fosforitas– pueden contener depósitos de uranio cuyas características son únicas para el tipo de roca en que ocurren.
Chimenea de brecha. Son estructuras colapsadas rellenas por fragmentos gruesos en una fina matriz. Ocurren en diámetros de 10-300m aprox. y más de 1000m de profundidad.

Superficial. Concentraciones jóvenes, muy cerca o en la superficie, estratoligada a formaciones no consolidadas superficiales/sedimentos próximos o suprayaciendo a rocas generadoras de uranio o estructuras ligadas a rocas generadoras. Los minerales de torio a menudo se hallan en placeres, y algunos de estos  pueden contener tanto uranio como torio.

Los tipos restantes son:


Co ó Subproducto: Conglomerados Oligomícticos, Brechas, Intrusivos y FosforitasPasado o posible futuro: Volcánica, Metasomática, Sinmetamórfica, lignito, esquisto negro.

Para un depósito económicamente atractivo, los parámetros principales en grados son en promedio >0.2% U3O8,  con recursos de uranio contenidos de >10 000 toneladas métricas (mt) U3O8. A más bajo tonelaje mayor grado. Esto, con la debida susceptibilidad hacia el tipo de beneficio a desarrollar (lixiviación y molienda) además de los factores económicos. En términos de precio, los depósitos requieren de un costo de recuperación de menos de US$20 para 25/lb U3O8  para ser económicamente interesantes.

Del total de los recursos conocidos, el 48% se encuentran en terrenos del Proterozoico,  menos del 7% se sitúan entre el Cámbrico y el Jurásico y casi el 45% de estos recursos se encuentran en terrenos más recientes.

 

 

 

 

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Características del uranio Características del uranio

 

 

 

 

Autor:
Servicio Geológico Mexicano
 
Fecha de publicación:
22 de marzo de 2017

 

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