Dioxido De Uranio

INTRODUCCIÓN.

Energía nuclear.

La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. No obstante, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

Nosotros vamos a centrarnos en las pastillas de dióxido de uranio, que son un tipo de combustible nuclear, por lo que antes de nada, debemos saber que es un combustible nuclear.

Se denomina combustible nuclear a todo aquel material que haya sido adaptado para poder ser utilizado en la generación de energía nuclear.

Combustible nuclear.

El término combustible nuclear puede referirse tanto al material (físil o fusionable) por sí mismo como al conjunto elaborado y utilizado finalmente, es decir, los haces o manojos de combustible, compuestos por barras que contienen el material físil en su interior y aquellas configuraciones que incluyen el combustible junto con el moderador o cualquier otra.

Reactores nucleares.

Los dos tipos de reactores más comunes son:

El reactor de agua en ebullición (BWR) (Boiling Water Reactor), en el que el agua común se utiliza como refrigerante y moderador alcanzando la ebullición en el núcleo formando vapor que se utiliza para impulsar la turbina que mueve el generador eléctrico.

El reactor de agua a presión PWR: Pressurized Water Reactor), que usa agua como refrigerante y moderador de neutrones. circuito primario de refrigeración está presurizado con el fin de evitar que el agua alcance su punto de ebullición.

Ambos nos son de interés ya que la mayoría de los reactores PWR y BWR en operación se valen del dióxido de uranio como combustible.

Dióxido de Uranio (UO2)

El dióxido de uranio o óxido de uranio(IV) (UO2), también conocido como urano u óxido uranoso, es un polvo negro, radiactivo, cristalino que ocurre naturalmente en el mineral de uraninita. Es usado en las varillas del combustible nuclear en los reactores nucleares.

El dióxido de uranio es producido por la reducción del trióxido de uranio con hidrógeno.

UO3 + H2 → UO2 + H2O a 700 °C (970 K)

Esta reacción ocurre como parte del reprocesamiento del combustible nuclear y del enriquecimiento del uranio para combustible nuclear.

El dióxido de uranio se utiliza en forma de cerámico sólido negro. Al ser un material cerámico, el dióxido de uranio posee una baja conductividad térmica, lo que resulta en una elevada temperatura en la zona central de las pastillas combustibles cuando se encuentran en un reactor nuclear. La conductividad térmica es una función de la porosidad del material y del grado de quemado que posea el combustible.

El combustible nuclear está compuesto por pastillas sinterizadas de óxido de uranio contenidas dentro de vainas metálicas selladas, las que unidas con una estructura metálica, constituyen el elemento combustible, tal como se aprecia en la figura

Esta imagen corresponde a unas vainas de Zircaloy de un reactor BWR.

El combustible nuclear tiene características que lo diferencian de los combustibles fósiles, no se quema el uranio a granel sino que está compuesto por pastillas sinterizadas de óxido de uranio contenidas en vainas selladas que junto a los separadores constituyen una estructura metálica que conforma el elemento combustible. Esta estructura metálica es la que evita que las pastillas de óxido de uranio tomen contacto con el agua de refrigeración que circula entre las vainas metálicas y actúa como una barrera de contención más, para los gases radioactivos que se forman por las reacciones nucleares que tienen lugar en el interior

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