El uranio es un elemento químico metálico de color plateado-grisáceo de la serie de los actínidos, su símbolo químico es U y su número atómico es 92.Por ello posee 92 protones y 92 electrones, con una valencia de 6.Su núcleo puede contener entre 142 y 146 neutrones, sus isótopos más abundantes son el 238 U que posee 146 neutrones y el 235 U 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% más denso que el plomo, aunque menos denso que el oro o el wolframio.Es levemente radioactivo.Fue descubierto como óxido en 1789 por M.H.Klaproth que lo llamó así en el honor del planeta Urano que acababa de ser descubierto en 1781.
En la naturaleza se presenta en muy bajas concentraciones (unas pocas partes por millón o ppm) en rocas, tierras, agua y los seres vivos.Para su uso el uranio debe ser extraído y concentrado a partir de minerales que lo contienen, como por ejemplo la uranitita (ver minería del uranio ).Las rocas son tratadas químicamente para separar el uranio, convirtiéndolo en compuestos químicos de uranio.El residuo se denomina estéril.Esos estériles contienen las mismas sustancias radiactivas que poseía el mineral original y que no fueron separadas, como el radio, el torio o el potasio.
El uranio natural está formado por tres tipos de isótopos : uranio-238 ( 238 U), uranio-235 ( 235 U) y uranio-234 ( 234 U).De cada gramo de uranio natural el 99,284 % de la masa es uranio-238, el 0,711% uranio-235, y 0,0085% uranio-234.La relación uranio-238/uranio-235 es constante en la corteza terrestre, salvo ciertas excepciones, como ocurre en los yacimientos de Oklo donde hay evidencias de que hace unos 2000 millones de años se produjeron reactores nucleares naturales.
El uranio decae muy lentamente emitiendo una partícula alfa.El periodo de semidesintegración del uranio-238 es aproximadamente 4.470 millones de años y el del uranio-235 es 704 millones de años, lo que los convierte en útiles para estimar la edad de la Tierra (véase fechado mediante uranio-torio, fechado mediante uranio-plomo y fechado mediante uranio-uranio ).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 un isótopo físil.El uranio-238 es fisionable por neutrones rápidos, y también es un material fértil (que puede transmutarse en un reactor nuclear en plutonio -239 que es físil).Es posible producir el isótopo físil artificial, uranio-233, a partir de torio natural, lo que desempeña un rol importante en la tecnología nuclear.Mientras que el uranio-238 posee una pequeña probabilidad de fisión 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 reacción principalmente responsable por la generación de calor en un reactor nuclear, y es la principal fuente de material físil para las armas nucleares.Ambos usos son posibles por la capacidad del uranio de sostener una reacción nuclear en cadena.El uranio empobrecido (uranio-238) es utilizado en penetradores de energía cinética y protecciones para vehículos blindados.
El 235 U se utiliza como combustible 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 más 235 U que lo normal, denominándose uranio enriquecido, mientras que la porción sobrante, con menos U 235 que lo normal, se llama uranio empobrecido.El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico.El uranio empobrecido es el menos radiactivo y el enriquecido el más radiactivo.
En el año 2009, la sonda japonesa SELENE descubrió por primera vez indicios de uranio en la Luna.
Junto con todos los elementos con pesos atómicos superiores al del hierro, el uranio se origina de forma natural durante las explosiones de las supernovas.El proceso físico determinante en el colapso de una supernova es la gravedad.Los valores tan elevados de gravedad que se dan en las supernovas es que genera las capturas neutrónicas que dan lugar a los átomos más pesados, entre ellos el uranio y el protactinio.
La producción mundial de uranio fue en 2009 de 50 572 toneladas, de las que el 27,3% se extrajo en minas de Kazajistán, el 20,1% en Canadá, el 15.7% en Australia, el 9,1% en Namibia, 7,0% en Rusia, y el 6,4% en Níger.
La OCDE y el OIEA publican periódicamente un informe llamado: Uranium: Resources, Production and Demand, conocido como "Red Book ", donde se hace una estimación de las reservas mundiales de uranio por países.Los grandes productores son Canadá, Australia, Kazajistán, Rusia, Níger, República Democrática del Congo, Namibia y Brasil, también hay prospecciones y yacimientos de uranio en distintos países como Colombia (en la serranía del Perijá, en la frontera compartida con Venezuela ), en España, entre otras zonas.
De acuerdo con 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 130 USD por kg, es de unos 4,7 millones de toneladas que permitirían abastecer la demanda uranio para generación nuclear de electricidad durante 85 años.Sin embargo, los recursos mundiales de uranio en total se consideran mucho más alto.Basado en la evidencia geológica y el conocimiento de los fosfatos de uranio en el estudio considera más de 35 millones de toneladas disponibles para su explotación.A largo plazo, los supuestos avances en la tecnología nuclear permitirían una utilización mucho mejor de los recursos de uranio.Los reactores que se están diseñando, supuestamente podrían extraer unas 30 veces más energía del uranio que los reactores de hoy, lo que aumentaría la duración de las reservas a 2550 años.
En 2025, la capacidad mundial de la energía nuclear se supone que crezca a entre 450 GWe (+22%) y 530 GWe (+44%) de la capacidad de generación actual de cerca de 370 GWe. Esto aumentará las necesidades de uranio anuales de entre 80 000 toneladas y 100 000 toneladas lo que consecuentemente reducirá las expectativas de la duración de las reservas naturales de uranio.
El principal uso del uranio en la actualidad es como combustible para los reactores nucleares que producen el 2% de la energía generada por el ser humano en el mundo. Para ello el uranio es enriquecido aumentando la proporción del isotopo U 235 desde el 0,71% que presenta en la naturaleza hasta valores en el rango 3-5%.El uranio empobrecido es usado en la producción de municiones perforadoras y blindajes de alta resistencia, con la subsiguiente dispersión de contaminación radiactiva como ocurrió durante Primera Guerra del Golfo.
Otros usos incluyen:
Una persona puede estar expuesta al uranio (o a sus descendientes radiactivos como el radón ) por la inhalación de polvo en el aire o por la ingestión de agua y alimentos contaminados.La cantidad de uranio en el aire es muy pequeña, sin embargo, las personas que trabajan en las fábricas de procesado de fosfatos o fertilizantes, viven cerca de instalaciones donde se hicieron pruebas de armas nucleares, viven o trabajan cerca de un campo de batalla moderno donde se ha utilizado uranio empobrecido, o que viven o trabajan cerca de la exposición de una central térmica de carbón, las instalaciones de las minas de mineral de uranio, o instalaciones de enriquecimiento de uranio para combustible, pueden haber aumentado su exposición al uranio. 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.Sólo el 0,5% es absorbido cuando se ingieren formas insolubles de uranio, como el óxido, mientras que la absorción de los más solubles uranilo de iones puede ser de hasta un 5%. 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 los pulmones, representan un riesgo de exposición más grave.Después de entrar en el torrente sanguíneo, el uranio absorbido tiende a la bioacumulación y la estancia durante muchos años en los tejidos óseos debido a la afinidad de uranio para los fosfatos. El uranio no se absorbe a través de la piel, y las partículas alfa liberadas por el uranio no puede penetrar la piel.
Genotóxicos mutágenos procedentes de la exposición al uranio puede ser tratado con terapia de quelación o por otros medios poco después de la exposición. el uranio asimilado se convierte en iones de 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 y acuíferos.
El funcionamiento normal del riñón, cerebro, hígado, corazón, y otros sistemas pueden verse afectados por la exposición al uranio, porque, además de ser débilmente radiactivo, el uranio es un metal altamente tóxico incluso en pequeñas cantidades. El uranio también es tóxico para la reproducción. 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 puede seguir siendo un peligro radiológico por tiempo indefinido..Los iones de uranilo UO 2 +, como los del trióxido de uranio o de nitrato de uranilo y de uranio, han demostrado causar defectos de nacimiento y daño al sistema inmunitario en animales de laboratorio. 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. La exposición al uranio y sus productos de desintegración, especialmente en radón, son ampliamente conocidos así como las amenazas para la salud. La exposición al estroncio-90, yodo-131, y otros productos de fisión no está relacionado 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.
Aunque la exposición a la inhalación accidental a una alta concentración de hexafluoruro de uranio ha causado la muerte de personas, esas muertes se asociaron con la generación de ácido fluorhídrico altamente tóxicos y fluoruro de uranilo y no al propio uranio. El uranio metálico finamente dividido presenta un peligro de incendio porque partículas pequeñas pueden inflamarse espontáneamente en el aire a temperatura ambiente.
Células binucleadas | con micronúcleos, inhibición de la cinética del ciclo celular y la proliferación, la inducción de cromátidas hermanas, fenotipo oncogénico
Las centrales nucleares no contaminan la atmósfera, sin embargo, han generado una gran cantidad de residuos radiactivos.Estos residuos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, por lo tanto, deben ser almacenados en áreas de alta seguridad o cientos por millones en todo el año.