Uranio-236

El uranio-236 ( ^²³⁶U o U -236 ) es un isótopo del uranio que no es fisionable con neutrones térmicos ni un material fértil de gran calidad, sino que generalmente se considera un residuo radiactivo problemático y de larga duración . Se encuentra en el combustible nuclear gastado y en el uranio reprocesado a partir de dicho combustible.

El isótopo fisionable uranio-235 alimenta la mayoría de los reactores nucleares . Cuando ^{el 235U} absorbe un neutrón térmico , pueden ocurrir dos procesos. Aproximadamente el 85,5% de las veces, se produce la fisión ; aproximadamente el 14,5% de las veces, no se produce la fisión, sino que emite radiación gamma y produce ^236U . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Por lo tanto, el rendimiento de ^236U por reacción ^235U +n es de aproximadamente el 14,5%, y el rendimiento de productos de fisión es de aproximadamente el 85,5%. En comparación, los rendimientos de los productos de fisión individuales más abundantes, como el cesio-137 , el estroncio-90 y el tecnecio-99 , están entre el 6% y el 7%, y el rendimiento combinado de los productos de fisión de vida media (10 años o más) y de larga vida es de alrededor del 32%, o un pequeño porcentaje menos, ya que algunos se transmutan por captura de neutrones .

El segundo isótopo fisionable más utilizado, el plutonio-239, puede fisionarse o no al absorber un neutrón térmico, lo que da lugar al plutonio-240 , un componente principal del plutonio apto para reactores (plutonio reciclado del combustible gastado, originalmente fabricado con uranio natural enriquecido y utilizado una sola vez en un reactor de agua ligera ). ^{El 240Pu} se desintegra con una vida media de 6561 años en ^236U . En un ciclo cerrado del combustible nuclear , la mayor parte del ^240Pu se fisionará (posiblemente tras más de una captura de neutrones) antes de desintegrarse, pero ^{el 240Pu} desechado como residuo nuclear se desintegrará a lo largo de miles de años. Dado que ^{el 240Pu} tiene una vida media más corta que ^{el 239Pu} , la pureza de cualquier muestra de plutonio compuesta principalmente por estos dos isótopos aumentará gradualmente, mientras que la cantidad total de plutonio en la muestra disminuirá gradualmente a lo largo de siglos y milenios. La desintegración alfa del ^240Pu produce uranio-236, mientras que el ^239Pu se desintegra en uranio-235.

Si bien la mayor parte del uranio-236 se ha producido por captura de neutrones en reactores nucleares, casi toda se encuentra almacenada en reactores nucleares y depósitos de residuos, y no se ha liberado al medio ambiente. La contribución ambiental más significativa es la reacción ^238U (n,3n) ^{236U por} neutrones rápidos en armas termonucleares . Los ensayos nucleares de las décadas de 1940, 1950 y 1960 (los ensayos atmosféricos finalizaron en 1963) han elevado los niveles de abundancia ambiental significativamente por encima de los niveles naturales esperados. ^{[ 12 ]}

^{El 236U} , al absorber un neutrón térmico , no se fisiona, sino que se convierte en ^237U , que rápidamente se desintegra por desintegración beta a ^237Np . Sin embargo, la sección transversal de captura de neutrones del ^236U es baja, y este proceso no ocurre rápidamente en un reactor térmico . El combustible nuclear gastado suele contener alrededor del 0,4% de ^{236U . Con una} sección transversal mucho mayor , ^{el 237Np} puede eventualmente absorber otro neutrón y convertirse en 238Np ^, que rápidamente se desintegra por desintegración beta a plutonio-238 (otro isótopo fisionable).

^{El uranio -236} y la mayoría de los demás isótopos de actínidos son fisionables por neutrones rápidos en una bomba nuclear o un reactor de neutrones rápidos . Un pequeño número de reactores rápidos se han utilizado en investigación durante décadas, pero su uso generalizado para la producción de energía aún está por llegar.

El uranio-236 alfa se desintegra en torio-232 con una vida media de 23,42 millones de años . Su vida útil es mayor que la de cualquier otro actínido artificial o producto de fisión producido en el ciclo del combustible nuclear . ( El plutonio-244 , con una vida media de 81,3 millones de años, no se produce en cantidades significativas en el ciclo del combustible nuclear , mientras que el uranio-235 , el uranio-238 y el torio-232 , de mayor vida media, se encuentran en la naturaleza).

A diferencia del plutonio , los actínidos menores , los productos de fisión o los productos de activación , los procesos químicos no pueden separar ^{el 236U} del ^238U , ^235U , 232U ni de otros isótopos de uranio. Incluso resulta difícil eliminarlo mediante separación isotópica , ya que un bajo enriquecimiento concentra no solo el deseable ^235U y ^{233U ,} sino también el indeseable ^236U , ^234U y 232U . Por otro lado, ^{el 236U} presente en el medio ambiente no puede separarse del ^238U ni concentrarse por separado, lo que limita su riesgo de radiación en un lugar determinado.

La vida media del ^238U es aproximadamente 190 veces mayor que la del ^236U ; por lo tanto, el ^{236U tiene} una actividad específica aproximadamente 190 veces mayor . Así, en el uranio reprocesado con un 0,5 % de ^236U , el ^236U y el ^238U producirán aproximadamente el mismo nivel de radiactividad . ( El ^235U contribuye solo con un pequeño porcentaje).

La proporción es menor que 190 cuando se incluyen los productos de desintegración de cada uno. La cadena de desintegración del uranio-238 al uranio-234 y finalmente al plomo-206 implica la emisión de ocho partículas alfa en un tiempo (cientos de miles de años) corto en comparación con la vida media del ²³⁸ U; por lo tanto, una muestra de ²³⁸ U en equilibrio con sus productos de desintegración (como en el mineral de uranio natural ) tiene ocho veces la actividad alfa del ²³⁸ U solo. Incluso el uranio natural purificado donde se han eliminado los productos de desintegración posteriores al uranio, contiene una cantidad de equilibrio de ²³⁴ U y, por lo tanto, aproximadamente el doble de la actividad alfa del ²³⁸ U puro. El enriquecimiento para aumentar el contenido de ²³⁵ U aumentará ^{el 234} U en un grado aún mayor, y aproximadamente la mitad de este ²³⁴ U sobrevivirá en el combustible gastado. Por otro lado, ^{el 236} U se desintegra en torio-232 que tiene una vida media de 14 mil millones de años, mucho más larga que la suya propia; Por lo tanto, su cadena de desintegración se detiene efectivamente después de un paso, incluso en escalas de tiempo prolongadas; y el hecho de que sea una desintegración alfa significa que el riesgo de exposición externa es insignificante en comparación con los isótopos naturales.

Se supone que el uranio empobrecido utilizado en proyectiles penetrantes de energía cinética se fabrica a partir de residuos de enriquecimiento de uranio que nunca han sido irradiados en un reactor nuclear , no de uranio reprocesado . Por lo tanto, no debería contener cantidades detectables de uranio-236. Sin embargo, se han reportado casos de uranio-236 presente en algunos tipos de uranio empobrecido. ^{[ 13 ]}

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• Uranio | Programa de Protección Radiológica | Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.
• Banco de datos de sustancias peligrosas de la NLM - Uranio radiactivo