Hi ha tres núclids (urani-235, urani-233 i plutoni-239) susceptibles d’ésser emprats com a combustible. D’aquests, l’isòtop U-235 és l’únic que hom troba en la natura formant part de l’urani natural en un 0,7%, i és el més emprat en la producció d’energia per a fins industrials. El Pu-239 és el producte de la captura neutrònica de l’U-238, i és emprat principalment en la fabricació de bombes nuclears i en reactors ràpids. L’U-233 és obtingut per captura neutrònica del Th-232, i és destinat a fins experimentals. L’urani natural, abans de poder ésser emprat com a combustible, ha d’ésser sotmès a un procés de purificació per a llevar-li les impureses que actuen com a capturadors de neutrons i poden deturar-ne la reacció, i també a un enriquiment a fi d’augmentar el contingut d’urani fissionable (U-235). La forma metàl·lica de l’urani pur no té les característiques físiques i químiques adequades per a ésser emprat en el reactor. És per això que hom l’empra preferentment en forma d’òxid (UO2), carbur (UC, U2C3, UC2), aliatges o dispersions en sòlids. El mòdul unitari de combustible nuclear d’un reactor heterogeni és l’element combustible, i pren diverses formes segons el tipus de reactor: agulles, cartutxos, plaques, esferes, etc, essent generalment protegits per una beina metàl·lica. En el nucli del reactor l’element combustible segueix un circuit prèviament establert a fi que es consumeixi uniformement, perquè l’activitat no és igual en tots els punts (més elevada al centre que a la perifèria). Així i tot, el combustible no pot esgotar-se completament perquè la disminució del contingut d’U-235 fa que arribi a deturar-se la reacció quan encara resta una quantitat de matèria fissionable. Hom duu a terme la recuperació d’aquest material en les plantes de reciclatge. El procés que segueix el combustible consta de dues fases: desactivació de l’element combustible i separació de l’urani dels productes de fissió. El procediment emprat en la separació depèn del tipus de combustible que hom tracta i de la forma en què hom vol obtenir el producte (pólvores, metall compacte, òxid, etc), però en general suposa una etapa de dissolució de l’element seguida d’una extracció de l’urani mitjançant un dissolvent, generalment orgànic.
m
Física
Cicle del combustible nuclear en el cas de l’urani
© Fototeca.cat
Material capaç d’experimentar fissió alliberant energia.