Tabla periódica

Uranio-238 (U-238)

El uranio 238 supone el 99,27 % del uranio natural. No fisiona con neutrones lentos y constituye por tanto el residuo del enriquecimiento — el uranio empobrecido — pero captura neutrones para convertirse en plutonio 239, y su desintegración a lo largo de 4.468 millones de años sirvió para medir la edad de la Tierra.

El 99 % que se deja atrás

El enriquecimiento concentra el uranio 235 del 0,72 % a un pequeño porcentaje. Lo que sale por el otro extremo de la cascada es un uranio más pobre que al empezar — el uranio empobrecido, en torno al 0,2 %.

La proporción es implacable. Producir un kilogramo de combustible deja unos siete kilogramos de uranio empobrecido, y las plantas de enriquecimiento funcionan desde los años cuarenta.

Hay cientos de miles de toneladas almacenadas, principalmente como hexafluoruro de uranio en contenedores de acero sobre explanadas de hormigón.

⚠️ No es un residuo en sentido normativo — tiene usos y podría volver a emplearse — pero hay mucho más del que nadie necesita.

Es algo menos radiactivo que el uranio natural, ya que el enriquecimiento retiró el isótopo más activo. El peligro que presenta es químico: el uranio es un metal pesado, tóxico para el riñón igual que lo es el plomo.

Por qué lo usan los ejércitos

El uranio empobrecido pesa 19,1 gramos por centímetro cúbico, casi el doble que el plomo y comparable al wolframio. Para un penetrador cinético — una flecha disparada para atravesar un blindaje solo por su cantidad de movimiento — la densidad lo es todo.

Tiene además una propiedad que el wolframio no tiene. Al impactar, el wolframio se deforma y se embota; el uranio se cizalla por los bordes y sigue afilado. El término técnico es cizallamiento adiabático, y significa que el penetrador sigue cortando en vez de aplastarse.

Es también pirofórico, de modo que los fragmentos arden al impactar.

⚠️ La controversia es real pero suele apuntar mal. La radiactividad del uranio empobrecido es baja; las inquietudes expresadas por la OMS se refieren al polvo inhalado tras un impacto y a la toxicidad del metal pesado en el terreno. Saber si es responsable de las enfermedades que se le atribuyen tras las guerras del Golfo y de los Balcanes sigue en discusión, y la epidemiología no lo ha resuelto.

Cómo fechó la Tierra

El uranio 238 se convierte en plomo 206 en catorce pasos, con un período global de 4.468 millones de años — lo bastante próximo a la edad del sistema solar para que quede una fracción útil.

El uranio 235 se convierte en plomo 207 con un período de 704 millones de años. Dos cadenas, dos relojes, en la misma roca.

Esa redundancia es lo que hace fiable el método. Si ambos dan la misma edad, la muestra no ha perdido ni ganado plomo, y el resultado es creíble.

Clair Patterson lo empleó en 1956 sobre el meteorito de Cañón del Diablo, partiendo de que los meteoritos se formaron a la vez que la Tierra y no han sido perturbados desde entonces. Obtuvo 4.550 millones de años.

⚠️ Conseguirlo exigió inventar la sala blanca moderna. Patterson encontraba sus muestras anegadas de plomo ambiental — y rastrear esa contaminación hasta su origen lo llevó a la gasolina con plomo, y con el tiempo a su prohibición.

Fértil, no fisible

El uranio 238 no sostiene una reacción en cadena. Pero absorbe neutrones, y aquello en lo que se convierte después, sí.

U-238  +  n   →   U-239   →   Np-239   →   Pu-239

Las dos desintegraciones tardan unos dos días, y otros dos más. El plutonio 239 es fisible, de modo que arde en el mismo reactor que lo fabricó.

Esto ocurre en todo reactor de uranio, de forma continua. Al final de un ciclo, en torno a un tercio de la energía producida procede del plutonio criado allí mismo y no del uranio 235 cargado al principio.

⚠️ Un reactor reproductor está diseñado para fabricar más material fisible del que consume, rodeando el núcleo de una manta de uranio 238. En principio convierte el 99 % en combustible. En la práctica los programas han sido lentos y caros, y la mayor parte del uranio empobrecido sigue sobre explanadas de hormigón.

La cadena hasta el plomo

La cadena del uranio 238 es la más larga de las tres series naturales, y pasa por nombres conocidos.

U-238  →  Th-234  →  Pa-234  →  U-234  →  Th-230
       →  Ra-226  →  Rn-222  →  ...  →  Pb-206

El radio 226 figura en ella — el isótopo que aisló Marie Curie. También el radón 222, ese gas que sube del granito a los sótanos gallegos y constituye la segunda causa de cáncer de pulmón.

Cada uno está presente en el mineral de uranio en proporción a su período, lo que explica que la extracción y el tratamiento dejen residuos peligrosos mucho después de que el uranio se haya llevado. Las antiguas minas de Ciudad Rodrigo, en Salamanca, siguen bajo vigilancia por este motivo.

Identidad

Protones
92
Neutrones
146
Número másico
238
Masa
238.1 ± 1.6 u
Exceso de masa
47.308 MeV
Espín
0+

Estabilidad

Semivida: 4.46 × 10⁹ años

Presencia natural

99.27 % del uranio

Se desintegra en

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FAQ

¿Qué es el uranio empobrecido?
El uranio que queda tras el enriquecimiento, con la proporción de uranio 235 reducida del 0,72 % a en torno al 0,2 %. Es algo menos radiactivo que el uranio natural, puesto que se le ha retirado el isótopo más activo. El enriquecimiento produce unos siete kilogramos por cada kilogramo de combustible, de modo que hay cientos de miles de toneladas almacenadas.
¿Por qué se usa en munición y blindaje?
Por su densidad. Con 19,1 gramos por centímetro cúbico es casi el doble de denso que el plomo, así que un penetrador de un tamaño dado lleva más cantidad de movimiento. Además se autoafila: en lugar de aplastarse como el wolframio, se cizalla por los bordes y sigue en punta. La controversia gira sobre su toxicidad química de metal pesado y el polvo que deja tras el impacto, no sobre su radiactividad, que es baja.
¿Cómo dio el uranio 238 la edad de la Tierra?
El uranio 238 se convierte en plomo 206 con un período de 4.468 millones de años, y el uranio 235 en plomo 207 con otro distinto. Medir ambas relaciones en la misma muestra da dos relojes independientes que deben coincidir. Clair Patterson lo aplicó al meteorito de Cañón del Diablo en 1956 y obtuvo 4.550 millones de años, cifra todavía aceptada.
¿Qué significa fértil?
Un nucleido que no fisiona por sí mismo pero pasa a hacerlo tras capturar un neutrón. El uranio 238 absorbe un neutrón para dar uranio 239, que en pocos días se convierte en plutonio 239 vía neptunio. Esto ocurre en todo reactor de uranio, y al final de un ciclo una parte apreciable de la energía producida procede del plutonio fabricado allí mismo.

Todos los isótopos del uranio