Eluranio es unelemento químicometálico de color plateado-grisáceo de la serie de losactínidos, susímbolo químico esU y sunúmero atómico es92. Por ello posee 92protones y 92electrones, con unavalencia de 6. Su núcleo puede contener entre 140 y 146neutrones, susisótopos más abundantes son el238U que posee 146 neutrones y el235U con 143 neutrones. El uranio tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza. El uranio es aproximadamente un 70% másdenso que elplomo, aunque menos denso que eloro y eltungsteno. Es levementeradiactivo. Fue descubierto como óxido en 1789 porM. H. Klaproth, que lo llamó así en honor al planetaUrano, que acababa de ser descubierto en 1781.
En la naturaleza se presenta en muy bajas concentraciones (unas pocaspartes por millón o ppm) enrocas,tierras,agua y en los seres vivos. Para su uso el uranio debe ser extraído y concentrado a partir deminerales que lo contienen, como por ejemplo lauraninita (verminería del uranio). Las rocas son tratadas químicamente para separar el uranio, convirtiéndolo en compuestos químicos de uranio. El residuo se denominaestéril. Esos estériles contienen las mismas sustancias radioactivas que poseía el mineral original y que no fueron separadas, como elradio, eltorio y elpotasio.
El uranio natural está formado por tres tipos deisótopos: uranio-238 (238U),uranio-235 (235U) y uranio-234 (234U). De cadagramo de uranio natural el 99,284 % de la masa es uranio-238, el 0,711 % uranio-235,[2] y el 0,0085 % uranio-234. La relación uranio-238/uranio-235 es constante en lacorteza terrestre, salvo ciertas excepciones, como ocurre en los yacimientos deOklo donde hay evidencias de que hace unos 2000 millones de años se produjeron reactores nucleares naturales.
El uranio decae muy lentamente emitiendo unapartícula alfa. Elperiodo de semidesintegración del uranio-238 es aproximadamente 4470 millones de años y el del uranio-235 es 704 millones de años,[3] lo que los convierte en útiles para estimar laedad de la Tierra (datación uranio-torio ydatación uranio-plomo). Muchos usos contemporáneos del uranio hacen uso de estas propiedades nucleares únicas. El uranio-235 se distingue por ser el único elemento que se encuentra en la naturaleza que es unisótopo fisionable. El uranio-238 es fisionable por neutrones rápidos, y también es unmaterial fértil (que puede transmutarse en un reactor nuclear enplutonio-239 que es fisionable). Es posible producir el isótopo fisionable artificial,uranio-233, a partir detorio natural, lo que desempeña un rol importante en la tecnología nuclear. Mientras que el uranio-238 posee una pequeña probabilidad defisión espontánea o al ser bombardeado por neutrones rápidos, el uranio-235 posee una mayor probabilidad de fisionarse al ser bombardeado por neutrones térmicos, por lo que es la principal reacción responsable de la generación de calor en unreactor nuclear, y es la principal fuente de material fisible para lasarmas nucleares. Ambos usos son posibles por la capacidad del uranio de sostener unareacción nuclear en cadena.
El uranio, fundamentalmente elU-238, desempeña un papel fundamental en conservar el campo magnético terrestre.[4]
El235U se utiliza comocombustible en centrales nucleares y en algunos diseños de armamento nuclear. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más235U de lo normal, denominándoseuranio enriquecido, mientras que la porción sobrante, con menos U235 de lo normal, se llamauranio empobrecido. El uranio natural, el enriquecido y el empobrecido son químicamente idénticos. El uranio empobrecido es el menos radiactivo y el enriquecido el más radiactivo.
En el año 2009, la sonda japonesaSELENE descubrió por primera vez indicios de uranio en laLuna.
Junto con todos los elementos con pesos atómicos superiores al delhierro, el uranio se origina de forma natural durante las explosiones de lassupernovas. El proceso físico determinante en el colapso de una supernova es lagravedad. Los valores tan elevados de gravedad que se dan en las supernovas son los que generan las capturas neutrónicas que dan lugar a átomos más pesados, entre ellos el uranio y elprotactinio.
La producción mundial de uranio fue en 2009 de 50 572toneladas, de las que el 27,3 % se extrajo en minas deKazajistán, el 20,1 % enCanadá, el 15,7 % enAustralia, el 9,1 % enNamibia, el 7 % enRusia, y el 6,4 % enNíger.[6]
LaOCDE y elOIEA publican periódicamente un informe llamadoUranium: Resources, Production and Demand, conocido como "Red Book",[7] donde se hace una estimación de las reservas mundiales de uranio por países. Los grandes productores sonCanadá,Australia,Kazajistán,Rusia,Níger,República Democrática del Congo,Namibia yBrasil. También hay prospecciones y yacimientos de uranio en distintos países comoColombia (en la serranía del Perijá, en la frontera compartida conVenezuela.[8]),Perú (en la provincia de Carabaya en la región Puno),Argentina (con minas confirmadas en todo el país.[9]) yEspaña, entre otras zonas.
Según este informe, los recursos mundiales de uranio son suficientes para satisfacer las necesidades actuales hasta un máximo de ochenta y cinco años. Se estima que la cantidad total de existencias de uranio convencional, que puede ser explotado por menos de 130USD por kg, es de unos 4,7 millones de toneladas, que permitirían abastecer la demanda de uranio para generación nuclear de electricidad durante 85 años. Sin embargo, los recursos mundiales de uranio en total se consideran mucho más altos. Basándose en la evidencia geológica y el conocimiento de los fosfatos de uranio, el estudio considera más de 35 millones de toneladas disponibles para su explotación.
El principal uso del uranio en la actualidad es como combustible para losreactores nucleares que producen el 3 % de la energía generada por elser humano en el mundo.[cita requerida] Para ello, el uranio es enriquecido aumentando la proporción del isótopo U235 desde el 0,71 % que presenta en la naturaleza hasta valores en el rango 3-5 %. Cabe destacar que para alcanzar una explosión nuclear hace falta una proporción del 90% de U235 esto hace que los reactores nucleares no puedan explotar de forma nuclear aunque sí pueden producirse explosiones físicas o químicas.
Eluranio empobrecido (con una proporción de U-235 inferior a la natural), producido como producto de desecho tras la utilización del uranio en centrales nucleares, es usado en la producción de municiones perforadoras y blindajes de alta resistencia; debido principalmente a su elevada densidad (unos 19 g/cm³), su fragmentación en trozos afilados y sobre todo a que es pirofórico (entra en combustión de forma espontánea al entrar en contacto con el aire a 600 °C aproximadamente). Su uso además conlleva la dispersión de contaminación radiactiva, como ocurrió durante laprimera guerra del Golfo.[10]
Uranio en bruto
Otros usos incluyen:
Por su alta densidad, se utiliza el uranio en la construcción de estabilizadores para aviones, satélites artificiales y veleros (balastos/quillas).
Se ha utilizado uranio como agregado para la creación decristales de tonos fluorescentes verdes o amarillos.
El238U se convierte enplutonio en losreactores 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).
Su alto peso atómico hace que el238U pueda ser utilizado como un eficaz blindaje contra las radiaciones de alta penetración.
El uranio en estado metálico es usado para los blancos derayos X, para hacer rayos X de alta energía.
El uranio empobrecido se usa como blindaje en los carros de combate modernos, también los misiles llevan uranio empobrecido en su espolón.
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.[11]
Una persona puede estar expuesta al uranio (o a sus descendientes radiactivos como elradón) por la inhalación de polvo en el aire o por la ingestión de agua[12] y alimentos contaminados. La cantidad de uranio en el aire es muy pequeña, sin embargo, las personas que trabajan en las fábricas de procesado defosfatos ofertilizantes, o además viven cerca de instalaciones donde se hicieron pruebas de armas nucleares, viven o trabajan cerca de uncampo de batalla moderno donde se ha utilizado uranio empobrecido,[13] o que viven o trabajan cerca de la exposición de una central térmica decarbón, las instalaciones de las minas de mineral de uranio, o instalaciones de enriquecimiento de uranio para combustible, pueden haber aumentado su exposición al uranio.[14] Casas o estructuras que están sobre los depósitos de uranio (naturales o depósitos artificiales de escoria) pueden tener un aumento de la incidencia de la exposición al gas radón.
La mayoría del uranio ingerido se excreta naturalmente. Solo el 0,5 % es absorbido cuando se ingieren formas insolubles de uranio, como el óxido, mientras que la absorción de los más solubles como los ionesuranilo puede ser de hasta un 5 %.[15] Sin embargo, los compuestos solubles de uranio tienden a pasar rápidamente a través de todo el cuerpo mientras que los compuestos de uranio insolubles, en especial cuando se inhala polvo en lospulmones, representan un riesgo de exposición más grave. Después de entrar en el torrente sanguíneo, el uranio absorbido tiende a labioacumulación y la estancia durante muchos años en los tejidosóseos debido a la afinidad de uranio para los fosfatos.[15] El uranio no se absorbe a través de la piel, y laspartículas alfa liberadas por el uranio no pueden penetrar la piel.
Genotóxicosmutágenos procedentes de la exposición al uranio pueden ser tratado con terapia de quelación[16] o por otros medios poco después de la exposición.[17] El uranio asimilado se convierte en iones uranilo, que se acumulan en los huesos, el hígado, los riñones y los tejidos reproductivos. El uranio puede ser descontaminado de las superficies de acero[18] yacuíferos.[19]
El funcionamiento normal delriñón, elcerebro, elhígado, elcorazón, y otros sistemas puede verse afectado por la exposición al uranio, porque, además de ser débilmente radiactivo, el uranio es un metal altamente tóxico incluso en pequeñas cantidades.[15][20][21] El uranio también es tóxico para la reproducción.[22][23] Los efectos radiológicos son generalmente locales ya que la radiación alfa, la principal forma de descomposición del U-238, tiene un alcance muy corto y no penetra en la piel. Los compuestos de uranio, en general, son mal absorbidos por el revestimiento de los pulmones y pueden seguir siendo un peligro radiológico por tiempo indefinido.[cita requerida]. Los ionesuranilo UO2+, como los deltrióxido de uranio o de nitrato de uranilo y de uranio, han demostrado causar defectos de nacimiento y daño alsistema inmunitario en animales de laboratorio,[24] mientras que el CDC ha publicado un estudio que dice que no ha sido probado ningún cáncer en seres humanos consecuencia de la exposición a los desastres naturales.[25] La exposición al uranio y sus productos de desintegración, especialmente elradón, es ampliamente conocida así como las amenazas para la salud.[26] La exposición alestroncio-90,yodo-131, y otros productos de fisión no está relacionada con la exposición al uranio, pero puede resultar de los procedimientos médicos o la exposición al combustible nuclear gastado o consecuencias del uso de armas nucleares.[27]
Aunque la exposición a la inhalación accidental de una alta concentración de hexafluoruro de uranio ha causado la muerte de personas, esas muertes se asociaron con la generación de ácido fluorhídrico y fluoruro de uranilo altamente tóxicos y no al propio uranio.[28] El uranio metálico finamente dividido presenta un peligro de incendio porque las partículas pequeñas pueden inflamarse espontáneamente en el aire a temperatura ambiente.[29]
Recopilación del estudio de 2004 sobre la toxicidad del uranio[20]
Sistema corporal
Estudios en humanos
Estudios en animales
In vitro
Renal
Niveles elevados de excreción de proteínas, catalasa urinaria y la diuresis.
Daño a los túbulos contorneados proximales, células necróticas emitidas desde el epitelio tubular, cambios glomerulares.
Disminución del rendimiento en las pruebas neurocognitivas.
Toxicidad aguda colinérgica; dosis-dependiente de la acumulación en la corteza, el cerebro medio y vermis; cambios electrofisiológicos en el hipocampo.
La mutagenicidad en orina y la inducción de tumores aumentaron.
Células binucleadas | con micronúcleos, inhibición de la cinética del ciclo celular y la proliferación, la inducción de cromátidas hermanas, fenotipo oncogénico.
Ósea o muscular
No hay estudios.
Inhibición de la formación de hueso periodontal y de la cicatrización de la herida alveolar.
No hay estudios.
Reproductiva
Los mineros del uranio tienen más hijas primogénitas.
Vacuolización moderada a grave, atrofia tubular focal, de células de Leydig.
No hay estudios.
Pulmones / respiratorio
No hay efectos de salud adversos.
Grave congestión nasal y hemorragia, lesiones pulmonares y fibrosis, edema e inflamación, cáncer de pulmón.
No hay estudios
Gastrointestinales
Vómito, diarrea, albuminuria.
N / A
N / A
Hígado
No hay efectos observados en la dosis de exposición.
Hígados grasos, necrosis focal.
No hay estudios.
Piel
No hay datos disponibles de evaluación a la exposición.
Células inflamadas vacuolado epidérmica, daños a los folículos pilosos y glándulas sebáceas.
No hay estudios.
Los tejidos que rodean incrustados fragmentos de uranio empobrecido.
Concentraciones elevadas de uranio en la orina.
Concentraciones elevadas de uranio en la orina, perturbaciones en la bioquímica y las pruebas neuropsicológicas.
No hay estudios.
Sistema inmune
Fatiga crónica, erupciones cutáneas, infecciones de oídos y ojos, el pelo y pérdida de peso, tos. Puede deberse a la exposición química combinada en lugar de solo DU.
No hay estudios.
No hay estudios.
Ojos
No hay estudios.
Conjuntivitis, irritación de la inflamación, edema, ulceración de los sacos conjuntivales.
No hay estudios.
Sangre
No hay estudios.
Disminución en el recuento de glóbulos rojos y la concentración de hemoglobina.
No hay estudios.
Cardiovascular
Miocarditis derivada de la ingestión de uranio, que concluyó 6 meses después de la ingestión.
No hay efectos.
No hay estudios.
Las centrales nucleares no contaminan la atmósfera, sin embargo, generan una cierta cantidad de residuos radiactivos. Estos residuos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, por lo tanto, deben ser almacenados en áreas especiales durante cierto tiempo, algunos unos pocos años y otros miles de años. Los esfuerzos actualmente se centran en reciclar estos residuos con notables éxitos como elreactor BN-800 y los combustiblesMOX, en un futuro se espera abandonar el uranio y sustituirlo por combustibles nucleares que generen menos residuos o cantidades despreciables.
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