Minería del uranio

El uranio fue primeramente recuperado en 1850 como subproducto en Sajonia, Alemania; Bohemia, Checoeslovaquia y Cornualles, Inglaterra. En Cornualles, fue inaugurada la primera mina de uranio en 1873.

Los yacimientos de uranio son en esencia semejantes a los demás depósitos minerales, los principios en que se basan las operaciones de descubrimiento, prospección, exploración, evaluación, desarrollo y producción son iguales a los que rigen para otros metales con sus propias características distintivas. La principal característica distintiva del uranio reside en la radioactividad, siendo un factor positivo intrínseco muy útil y de considerable ayuda. Sus propiedades naturales como su relativa solubilidad y la fluorescencia que emite, ofrecen determinadas ventajas  en algunos trabajos de descubrimiento y evaluación.

Prospección

Los métodos para la prospección del uranio en resumen son:

 

1. Técnicas radiométricas aéreas.
2. Técnicas Radiométricas Terrestres.
3. Comprobación Radiométrica de muestras de roca y/o materiales de todos los orígenes.
4. Estudios Geoquímicos, Hidrogeoquímicos y Geobotánicos.

 

El descubrimiento de una radioactividad anómala radica en que intensidad radioactiva o contenido puede clasificarse como anómalo, y dependerá de la técnica empleada, del marco geológico y del tipo de formación.

Exploración

La exploración por uranio se debe apoyar en los siguientes criterios:

 

1. Zona de estructuras regionales importantes.
   • Lineamientos favorables para áreas mineralizadas.
   • Estructuras circulares en zonas de rocas volcánicas para identificar posibles calderas.
     
     
2. Características petrológicas.
   • Zonas de rocas ígneas con altos contenidos de K, Na (rocas hiperalcalinas y alcalinas).
   • Zonas de metamorfismo.
     
     
3. Criterios geoquímicos, asociaciones del uranio principalmente con elementos litófilos (elementos concentrados en minerales del tipo silicatos, que tienen una fuerte afinidad por el oxígeno): Li, Be, Mo, F, Ba, As, Cu y Se.
   
   
4. Zonas metalogenéticas relacionadas con uranio.
   
   
5. Áreas favorables para el depósito de uranio en rocas sedimentarias.

 

Evaluación

El descubrimiento de una anomalía debe de constituir una técnica y no se debe tatar de efectuar una evaluación al mismo tiempo; los trabajos de radiometría aérea y terrestre, se deben considerar siempre dentro del verdadero marco que les corresponde, en un inicio es solo una radioactividad anómala. La comprobación se supone un sistema de eliminación en donde se clasifican numerosas anomalías dentro de un grupo que no justifica atención y otro merecedor de alguna modalidad de examen más detallado. Los límites utilizados estarán en función de las condiciones del yacimiento.

 

Imagen tomada de: https://miningeology.blogspot.com/2015/04/the-ranger-uranium-mine-ranger-uranium.html

 

Proceso

La extracción del uranio y su transformación en un producto acabado, es la misma para su uso como energía nuclear, ya sea en su modo civil o militar.

Extracción. Los métodos de extracción del mineral son los usuales, hay minas a cielo abierto y otras  subterráneas y el proceso de extracción del material en bruto varía según su riqueza y su distribución geológica del yacimiento.

Lixiviación. El material extraído se muele a un tamaño inferior a 100mm, y se almacena según su concentración de uranio y granulometría, pasando a un proceso de lixiviación estática (menos concentración) o dinámica (más concentración), el producto se manda a un lavado donde se terminan de separar los compuestos orgánicos o sólidos finos sueltos. La pulpa resultante se pulveriza sobre una corriente de agua caliente, se seca y se enfría obteniendo un polvo con un 90% de U3O8, que se almacena en bidones, este producto se denomina “yellow cake” (torta amarilla).

Galleta de Uranio

Imagen tomada de:
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_uranio

 Refinado. En esta etapa se lleva a cabo el proceso de enriquecimiento del isótopo refinable U235. El incremento del porcentaje va a consistir en aumentar del 0.71% al 5% como máximo la proporción de U235.

El concentrado de uranio U3O8 (yellow cake), alcanza la etapa del enriquecimiento transformadose a una fase gaseosa -hexafluoruro de uranio (UF6)- y utilizando técnicas para enriquecerlo como son la difusión gaseosa y la centrifugación gaseosa.

 

Imagen tomada de: http://www.fundacionenergia.es/pdfs/seminario%20nuclear%2006/ggc-semnucupm-24-10-06.pdf

 

Extraído el UF6 ya enriquecido, se convierte en polvo de dióxido de uranio (UO2) que es horneado a alta temperatura para convertirlo en un material cerámico con forma de bolas que se muelen para darles un tamaño uniforme y según se necesite para cada lugar al que van destinadas: Para reactores nucleares se introducen en tubos metálicos resistentes a la corrosión (generalmente de circonio) conformando las famosas barras de combustible.

El enriquecimiento del uranio es un proceso complejo y son pocos los países que tienen la capacidad técnica para llevarlo a cabo. Una gran cantidad de uranio es desechado quedando como subproducto, siendo generalmente almacenado como uranio empobrecido.

Reprocesado. Actualmente se puede aprovechar parte del combustible gastado, elaborando un nuevo combustible denominado MOX (mezcla de óxidos), que puede ser usado en reactores de Agua Ligera (LWR).

Producción y reservas

Aunque el uranio es geológicamente un producto básico generalizado y son conocidos numerosos afloramientos y ocurrencias en muchas partes del mundo, los yacimientos más importantes de uranio han sido descubiertos en relativamente pocos países, donde solo  4 de estos países son naciones industrializadas: Australia, Canadá, Sudáfrica y Estados Unidos. Además de la gran cantidad de recursos de uranio, estos cuatro países representan también más del 80% de la producción de uranio  de los últimos 30 a 40 años. Namibia y Nigeria, en cierta medida Brasil y últimamente Kazajstán, alcanzaron sus altos niveles de recursos de uranio por la intensa actividad de exploración de las empresas mineras de los países industrializados. no es fortuito encontrar las tasas más altas de los recursos de uranio en los países desarrollados, los entornos políticos y económicos, complementarios a la geología favorable y una infraestructura desarrollada, estable y fiable han fomentado una intensa actividad de exploración. Así tenemos que el uranio se caracteriza por su alto grado de monopolismo.

Las cantidades de producto que se obtienen de un yacimiento a otro varía considerablemente según el yacimiento, estando en el 0.07% (España) al 11% (Canadá) de U3O8, esto es por cada 1000Kg (1tn) de mineral extraído se obtiene de 7 a 110kg de uranio, y de esta cantidad después de todo el proceso de refinado una mínima parte es usado.

Según información de la Asociación Mundial de Energía Nuclear, la producción mundial de uranio fue en el 2012 de 58,394 toneladas y el mayor productor fue la República de Kazajstán. Las cinco minas uraníferas más grandes hasta el año 2013 son la canadiense McArthur River (7.530 toneladas), las australianas Olympic Dam (3.386) y Ranger (3.146), la nigeriana Arlit (3.065) y la asiática Torkuduk (2.661).

La producción global de concentrados de uranio se ha incrementado en un 25% entre 2008 y 2010 debido al significativo incremento de producción en Kazajstán y las reservas identificadas de uranio se han incrementado en un 12.5% desde 2008 (“Libro Rojo” NEA/OCDE- OIEA, 2011). Con datos a enero de 2011, las reservas conocidas son, por tanto, suficientes para suministrar uranio a todas las centrales nucleares del mundo más allá de 100 años en los requisitos actuales. Veinte son los países que ostentan reservas superiores a las 50,000 toneladas de uranio.

Sustentabilidad

La correlación que existe entre prosperidad y consumo de energía, particularmente energía eléctrica, indican que la demanda de electricidad en el mundo se duplicara en los próximos 25 años. Sin embargo este crecimiento estará acondicionado por aspectos de tipo ambiental-económico, de manera que las modalidades de generación eléctrica con mayor grado de sustentabilidad, deberán ir reemplazando a las que se basan en combustible fósiles  que contribuyen al calentamiento global y cada vez son más escasos.

Las características de la energía nuclear (cero inversiones de gases invernaderos, emisiones equiparables con las fuentes renovables, densidad de energía para alimentar cargas base…), son una alternativa a los combustibles fósiles.

El combustible nuclear tiene una gran capacidad energética por unidad de masa. Por su potencial energético, un centímetro cúbico de uranio equivale a 60.000 litros de gasolina, entre 110 y 160 toneladas de carbón, y casi 60.000 metros cúbicos de gas.

El costo de producción en promedio (2010) es: para generar energía nuclear de 1.76 dlls por kilowatt por hora (kWh); para el carbón es de 2.47 dlls por kWh y para gas es de 6.28 dlls kWh.

Siendo el uranio, la base de la energía nuclear, para aprovecharlo y valorarlo como un recurso sustentable, deben considerarse factores como el ciclo de combustible nuclear y su situación actual en el mundo, recursos disponibles, las capacidades tecnológicas y los aspectos económicos que impactan la generación del núcleo electricidad.

Demanda

La amenaza del calentamiento global y del cambio climático, unido al incremento de la demanda de electricidad y del precio de los productos petrolíferos, origina que se considere apostar por la continuidad de la energía nuclear. Esto provocara a largo plazo que el precio del uranio tenga una fuerte alza por aumento en la demanda y baja en la oferta. China e India, las dos economías más dinámicas del mundo son ávidos compradores de uranio. Francia es la mayor potencia nuclear del mundo.

Perspectivas

El uranio presenta enormes perspectivas de crecimiento siempre que se realice con un horizonte temporal de largo plazo, ofreciendo excelente relación rentabilidad/riesgo. Este mineral crece en importancia mundial frente a otros recursos. Actualmente (2013) sólo hay 117 minas repartidas por 15 países de todo el Mundo en las que se extrae Uranio.