El uranio natural

El mineral de uranio explotado en yacimientos sedimentarios o graníticos contiene en promedio de 0,1 a 2% de este elemento químico. Este contenido puede excepcionalmente llegar hasta el 20%. El uranio está compuesto por tres isótopos presentes en estado natural en proporciones estables, cualquiera que sea el mineral del cual se extrae. Se habla principalmente del U 238 (99,2743%), del U 235 (0,7202%) y del U 234 (0,0055%).

Descubrimiento del uranio

El uranio fue descubierto en 1789 por el químico, boticario y mineralogista prusiano Martin Heinrich Klaproth. Inicialmente, realizaba experimentos sobre la pechblenda, un trozo de roca extraído de la mina de Saint-Joachimsthal que contenía esencialmente U₃O₈. Después de calentar este mineral, Klaproth pudo extraer un cuerpo gris metálico que denominó “uranio” o “uranita”. Esta denominación hacía referencia al descubrimiento del planeta Urano realizado por el astrónomo germano-británico William Herschel en 1781. Este compuesto recién identificado fue concretamente el óxido de uranio, y no el cuerpo puro. Fue renombrado uranio en 1790, nombre derivado de Urano (el dios griego que personifica el cielo). Este metal tenía la particularidad de hacer fluorescentes los vidrios y dar a los esmaltes un color amarillo verdoso.

En 1841, Eugène-Melchior Péligot logró aislarlo en estado de pureza después de la reducción del tetracloruro de uranio (UCl₄) por el potasio. Este químico francés estableció que el uranio contiene dos átomos de oxígeno así como un metal que logró aislar. Según él, la densidad de este elemento es de 19 g/cm³. En ese momento, el uranio entró en la nomenclatura química.

Muchos años después, más precisamente el 28 de febrero de 1896, Antoine Henri Becquerel descubrió la radiactividad del elemento U. Este físico francés llegó a esta conclusión cuando constató que unas placas fotográficas habían sido impresionadas aunque no habían sido expuestas a la luz. Estas placas estaban colocadas al lado de sales de uranio extraídas de una muestra de pechblenda de Saint-Joachimsthal. Concretamente, las radiaciones de las sales ennegrecieron estas placas. Aunque era desconocido hasta entonces, este fenómeno físico es la radiactividad natural. El radio y el polonio fueron posteriormente los primeros elementos naturalmente radiactivos descubiertos por los físicos Pierre y Marie Curie en 1898.

Explotación y yacimientos

Se llama “pechblenda”, “pechurano”, “uranocro” o “uraninita” al mineral de uranio. Canadá, Níger, Australia, Kazajistán y Namibia son los cinco mayores productores de este elemento químico. Cerca de las minas, el elemento U se presenta en forma de concentrado naranja denominado yellowcake. Sin embargo, no puede ser empleado directamente en las centrales nucleares de tipo reactor de agua presurizada (PWR). Y debido a su baja concentración en isótopos fisibles. Es por esta razón que este metal es a menudo enriquecido en U 235 por centrifugación o difusión gaseosa. Las centrales de tipo reactor CANDU, por su parte, utilizan el uranio no enriquecido a condición de emplear una gran cantidad de agua pesada como moderador.

En los años ochenta, el CREGU (Centro de Investigación sobre la Geología del Uranio) fue creado en Vandœuvre-lès-Nancy. Sus trabajos estaban estructurados en dos ejes: facilitar el acceso de los prospectores al uranio y conocer mejor su geoquímica y su geología.

En 2019, el 57% del uranio extraído en el mundo provenía de la lixiviación in situ (LIS). También llamada extracción por solución o recuperación in situ (ISR), este método consiste en dejar el mineral donde se sitúa en el suelo. Luego, conviene recuperar los minerales disolviéndolos, y bombear la solución matriz ácida por otro pozo. En efecto, es más fácil recuperar los minerales una vez que la solución está en la superficie.

Abundancia y distribución

La desintegración de los U 235 y U 238 así como de otros radionucleidos (potasio 40, torio 232…) mantiene en energía térmica el núcleo terrestre. El uranio está muy extendido en el manto rocoso terrestre, es decir, la capa intermedia entre el núcleo y la corteza. Esta última, sobre todo en los terrenos sedimentarios y graníticos, también contiene una concentración media de 2 a 3 g/t. También llamada corteza terrestre, contiene miles de millones de toneladas de uranio. Se puede decir, por ejemplo, que un subsuelo de jardín sobre un cuadrado de 20 m de lado y una profundidad de 10 m está compuesto de aproximadamente 24 kg de este elemento.

Clasificado 48^o entre los elementos naturales más abundantes, el uranio está más presente que ciertos metales raros como la plata y el oro. El CEA y la COGEMA afirman que el agua de mar contiene aproximadamente 3,3 mg/m³. Esta cifra equivale a 4,5 mil millones de toneladas de uranio disuelto en los océanos. Este elemento químico compone igualmente las aguas dulces en diversas concentraciones. En cuanto al Ródano, la concentración media en uranio es de 0,5 μg/l, sea medio miligramo por metro cúbico. Así, la cantidad de uranio que atraviesa diariamente el Ródano se estima en aproximadamente 88 kg, sea cerca de 30 t/año. Esta masa proviene esencialmente de la escorrentía de las rocas uraníferas de la cadena montañosa de los Alpes.

En 2019, los recursos “identificados” recuperables a un precio inferior a 260$ por kilogramo de uranio se evaluaban en 8.070 kt. Estas reservas se distribuyen como sigue: 4.724 kt son “razonablemente aseguradas” y 3.346 kt, “presumidas”. Los recursos recuperables a un coste inferior a 130$/kg se estimaban en 6.148 kt. Se distribuyen como sigue: 27,5% están en Australia, 14,7% en Kazajistán y 9,2% en Canadá. Luego, 7,9% están en Rusia, 7,3% en Namibia, 5,2% en Sudáfrica y 4,5% en Brasil. Finalmente, 4,5% están en Níger, 4% en China, 2,3% en Mongolia, 2,2% en Uzbekistán, 0,8% en Estados Unidos… Las reservas “presagiadas” y “especulativas” del elemento U se evalúan en 5.614 kt y se encuentran esencialmente en Mongolia (23%). También se encuentran en Canadá (12,5%), en Sudáfrica (12%) y en Rusia (9,6%). También se ven en Brasil (9%), en Ucrania (6,7%), en Vietnam (5,7%), etc.

Recursos mundiales recuperables de uranio por país (en miles de toneladas)

Lista de los países productores de uranio (producción en toneladas de uranio)

En 2017, la producción mundial de uranio se acerca a las 60.000 t. A esto se añaden 17.000 t de reservas de segunda mano, incluyendo el uranio de calidad militar y el que sirve de combustible MOX. Sin embargo, el consumo de este metal se estanca alrededor de 65.000 t/año. En 2016, los principales países productores reducen considerablemente su producción y el precio del mineral ha disminuido a la mitad.

La producción industrial conoce altibajos desde su lanzamiento después de los años cuarenta y cinco. Es de 10.000 t/año en 1953, alcanza 50.000 t/año en 1958 y baja a 30.000 t/año en 1965. Luego, sube a 65.000 t/año en 1980, baja a 30.000 t/año en los años noventa para volver a subir en los años 2000.

Según la AIEA (Agencia Internacional de Energía Atómica), la producción mundial de uranio es de 58.816 t en 2012. Los tres mayores productores son Kazajistán (36%), Canadá (15%) y Australia (12%). Vienen después Níger (8,2%), Namibia (7,9%), Rusia (5%), Uzbekistán (4%) y Estados Unidos (3%).

En cuanto a Kazajistán, su producción de uranio conoció un pico en los años 2000. Era de 17.803 t en 2003 mientras que era de 3.300 t en 2001. Como este aumento continuó, este Estado de Asia central se convirtió en el líder del mercado en 2010. Poseía el 33% de la producción mundial gracias a una explotación de 17.803 t de uranio. También posee el 17% de las reservas mineras del mundo. La OCDE afirma que esta fuerte explotación realizada por Kazajistán permitió un aumento de más del 25% de la producción mundial de 2008 a 2010.

Según la AIEA y la OCDE, aunque las reservas fácilmente accesibles son menos explotadas, el uranio sigue siendo uno de los recursos más costosos que sean accesibles durante 135 años. Estiman que es posible multiplicar la energía proveniente del uranio natural por 100 gracias a la regeneración y al reprocesamiento. Estas dos especificidades permitirían fisionar el U 238, metal mucho más extendido que el U 235.

En las aguas naturales y el agua de mar

El contenido en uranio en las aguas naturales difiere de un lugar a otro. Es principalmente de:

• 7,5 µg/l en el río Amarillo (China);
• 7 µg/l en el río indo gangético Ganges;
• 4,94 µg/l en el Indo (río de Asia);
• 3,3 µg/l en el agua de mar (esto hace referencia a los océanos y a los mares de la Tierra);
• 0,56 µg/l en el Ródano (Europa).

Las concentraciones en uranio en el agua de Vichy es de 20 µg/l. Por el contrario, el agua de Badoit contiene 58 µg/l en la fuente y 5,45 µg/l, después del tratamiento. Respecto a las aguas de consumo en general, la OMS ha fijado el umbral en 15 µg/l hasta 2011, luego en 30 µg/l a partir de ese año.

Cinética hidrogeológica

La capacidad del uranio para disolverse varía según las condiciones de oxidorreducción del medio. Este elemento es más fácilmente soluble en condiciones oxidantes, es decir, cuando la concentración en oxígeno disuelto es elevada. La valencia IV pasa así a VI. Estas condiciones favorecen la complexación del elemento U en solución con ciertos ligandos. Por orden de afinidad creciente, se pueden citar los fosfatos, los nitratos, los grupos hidroxilo y los carbonatos. La adsorción del uranio en los oxihidróxidos de hierro (III) es particularmente rápida durante la modificación de las condiciones de oxidorreducción. Esto se refiere a una disminución del contenido en oxígeno que provoca una precipitación rápida del elemento en forma de óxido (UO₂). Este tipo de precipitación está en el origen de la formación de ciertos yacimientos de uranio como la mina de Oklo.

Síntesis química de los fluoruros de uranio (UFx)

La síntesis química de los fluoruros de uranio se efectúa según dos métodos distintos: el refinado y la conversión.

Efectuada en el marco de la vía húmeda, la primera consiste en el refinado previo por extracción líquido-líquido seguido de la conversión en UF₆. Concretamente, conviene disolver el óxido de uranio en ácido nítrico. Esta operación genera una solución de nitrato de uranilo conocida bajo la fórmula UO₂(NO₃)₂ que será extraída selectivamente por un disolvente en medio ácido. Después de la reextracción y desnitración, el óxido de uranio será reducido en UO₂, hidrofluorado en UF₄ y fluorado en UF₆. Varios reactores de hidrofluoración o de fluoración pueden ser utilizados, entre los que se incluyen los lechos fluidizados, los hornos giratorios, los reactores de llama y los hornos de lecho de colada.

La segunda técnica corresponde a la vía seca y consiste en convertir directamente el uranio en UF₆. Para ello, se procede a la precipitación del nitrato de uranilo por el amoníaco gaseoso para obtener diuranato de amonio (NH₄)₂U₂O₇. Luego, se realiza la calcinación de este último hacia 400°C para producir UO₃. Este último será luego reducido en UO₂ por el hidrógeno. El UO₂ será transformado en UF₄ y en UF₆ en una sucesión de lechos fluidos (por hidrofluoración). Finalmente, el UF₆ líquido sufre una destilación bajo presión en dos columnas en serie.

El U 238 es un isótopo fértil, es decir que puede producir un isótopo fisible tras la captura de un neutrón por o después de la desintegración beta.

El U 234 no es ni fértil ni fisible. Procede de la descomposición radiactiva del U 238.

Durante su fisión, el uranio 235 libera una energía recuperable en reactor de un valor de 193,2 MeV. También puede producir 9,6 MeV de energía comunicada a los neutrinos inútiles y prácticamente indetectables. Tal es también el caso durante la fisión del plutonio 239. El átomo libera 198,6 MeV de energía recuperable así como 8,6 MeV de energía comunicada a los neutrinos. Si se comparan estos valores con los de las energías fósiles químicas, se constata que la energía liberada por los combustibles nucleares es un millón de veces más importante. La energía de la combustión de carburantes fósiles es del orden de 5 eV por molécula de gas carbónico producido.

Aunque su potencial no sea actualmente enteramente explotado, el uranio natural produce netamente más energía que otros recursos. En efecto, 1 kg de este elemento puede ser el origen de aproximadamente 500.000 MJ en un reactor convencional. Sin embargo, 1 kg de gas natural produce solamente 49 MJ, 1 kg de petróleo proporciona 45 MJ y 1 kg de carbón, 20 a 30 MJ.

Isótopos del uranio natural

El uranio posee 26 isótopos conocidos, de los que sólo tres están presentes en estado natural (²³⁴U, ²³⁵U y ²³⁸U). En una tonelada de uranio natural puro por ejemplo, existen 936,8 kg de U 238, 7,2 kg de U 235 y 56 g de U 234.

Uranio 235 y uranio 238

Los U 235 y U 238 tienen respectivamente números de masa iguales a 235 y a 238. Estos dos isótopos son utilizados en el dominio militar, pero no solamente. También pueden servir en un proceso de datación radiométrica en el sector civil.

Como se ha visto más arriba, el uranio natural contiene 99,28% de U 238, 0,72% de U 235 y 0,005% de U 234. Estas tasas son prácticamente las mismas, cualquiera que sea el contenido en uranio del medio.

A escala de los tiempos geológicos, la proporción de uranio 235 disminuye. Su relación de formación en una supernova es de 1 a 1,65. Estas cifras corresponden a la proporción del uranio presente en la Tierra hace aproximadamente 4,5 mil millones de años, apenas inferior a la edad de la creación de estos isótopos.

Cuando el reactor nuclear natural de Oklo funcionaba todavía hace dos mil millones de años, la tasa de uranio 235 era de aproximadamente 4%. Esta proporción permitió a este yacimiento alcanzar la criticidad en el momento de la precipitación de los compuestos disueltos en el origen de la formación del nuevo mineral.

Uranio 234

El U 234 es un isótopo cuyo número de masas es igual a 234. Pertenece a la cadena de desintegración radiactiva del uranio 238 que comprende varias etapas. Se cita la transición alfa engendrando torio 234, luego dos transiciones beta menos dando protactinio 234 y finalmente uranio 234.

A pesar de una vida media de 245.500 años, este isótopo está todavía presente en la Tierra en estado de trazas. Cuando cumple las condiciones para estar en equilibrio secular, la proporción entre ²³⁴U y ²³⁸U es idéntica a la relación de las vidas medias (o sea 0,0056%). Sin embargo, es posible que las relaciones isotópicas cambien de un yacimiento a otro. Esto se debe a la pequeña diferencia de comportamiento en la transformación U⁶⁺ en U⁴⁺. La relación ²³⁵U/²³⁸U permanece bastante constante, mientras que la relación isotópica ²³⁴U/²³⁸U puede ser perturbada por diversos procesos ambientales.

Otros isótopos del uranio

Otros dos isótopos del uranio son también producidos por la industria nuclear. Artificiales, son relativamente estables a escala humana. Se habla en primer lugar del isótopo 236 que se obtiene después de la irradiación del ²³⁵U en reactor. Tiende a acumularse en el uranio de reciclaje. Este isótopo aumenta considerablemente la radiactividad y baja el potencial energético de este último. A pesar de su vida media de 23 millones de años que es casi cinco veces superior a la del ²³⁴U, ha desaparecido de la Tierra desde hace mucho tiempo. Ha producido torio 232 que a menudo ha sido confundido con el ²³²Th inicial. En la actualidad, se encuentra mayoritariamente bajo esta forma y bajo forma de elementos de su cadena de desintegración.

El segundo isótopo artificial es un elemento fisible producido en reactor por irradiación del torio: el U 233. Posee una vida media de 159.000 años que es ampliamente superior a la del plutonio.   

Actividad másica

Se entiende por actividad másica o actividad específica de una sustancia radiactiva su actividad por unidad de masa. La del uranio depende a la vez del enriquecimiento del elemento así como de la frescura de su purificación química. Entre sus isótopos puros, se retiene el ²³⁸U que tiene una actividad específica de 12,4 Bq/mg, el ²³⁵U con 80 Bq/mg y el ²³⁴U, 230 Bq/mg.

Cuando el uranio natural es químicamente purificado, tiene una actividad másica de 25 Bq/mg. La radiactividad de un mineral es naturalmente tres a siete veces más importante cuando está en equilibrio con todos los elementos radiactivos de su cadena de desintegración.

El uranio enriquecido está siempre presente en estado de trazas en la cadena de desintegración del U 238. Es más activo por dos razones: la concentración diferencial en ²³⁴U y la actividad más importante del U 235. En efecto, es 10.000 veces más radiactivo que el U 238. Su actividad másica es del orden de 2.500 Bq/mg si el uranio es de calidad militar (enriquecimiento al 90%). Es de 60 Bq/mg para los enriquecimientos del 3%, caso del uranio destinado a las centrales nucleares.

A la inversa, el uranio empobrecido está casi desembarazado de su descendiente (²³⁴U) y de su fracción del isótopo 235. Una vez enriquecido, tiene una actividad específica de 12,5 Bq/mg, valor que se aproxima al del ²³⁸U puro. Sin embargo, el equilibrio entre el uranio 238 y sus dos primeros descendientes (el ²³⁴Th y el ²³⁴Pa) se alcanza rápidamente en dos meses. La radiactividad específica en equilibrio es del orden de 41,5 Bq/mg.   

Secciones eficaces

En física de partículas o en física nuclear, la sección eficaz es una magnitud relacionada con la probabilidad de interacción de una partícula para una reacción dada. Se distingue el «σa» que es la sección eficaz de absorción (= captura + fisión en su caso) y el «σf», la sección eficaz de fisión. Aquí están las secciones eficaces del uranio:

Propiedades químicas

El uranio es el último elemento químico natural de la tabla periódica. Cada uno de sus átomos posee entre 125 y 150 neutrones así como 92 protones. Constituye así el átomo más pesado que existe naturalmente en la Tierra visto que contiene el mayor número de nucleones. Duro y muy denso, el uranio puro es un metal sólido radiactivo de color gris a blanco.

Este elemento tiene una propiedad pirofórica, es decir que su temperatura de auto-inflamación es inferior a la temperatura ambiente. Por consiguiente, puede inflamarse espontáneamente en esta última condición cuando se presenta en forma de micropartículas.

El uranio posee cuatro valencias posibles:

• la valencia III (roja);
• la valencia IV (verde);
• la valencia V (inestable);
• la valencia VI (amarilla).

Las valencias IV y VI son las más presentes en los minerales. El paso de la valencia IV a la VI depende del potencial redox del medio. De este modo, el uranio está siempre combinado con otros elementos químicos tales como el carbono, el nitrógeno, el azufre y el oxígeno. Se presentan en forma de carbonatos, de nitratos, de sulfatos y de óxidos. Por ejemplo, el elemento U está combinado con el oxígeno en la pechblenda y la uraninita, dos principales minerales constituidos de óxido uranoso (UO₂).

En cuanto a los iones uranilo UO₂²⁺, se disuelven fácilmente en casi todos los ácidos tales como el ácido fluorhídrico HF y el ácido nítrico HNO₃. Dan entonces sales de uranilo como el nitrato de uranilo UO₂(NO₃)₂. La ecuación de disolución del ion uranilo en sal de uranilo en el ácido nítrico es: UO₂²⁺ + 2 NO₃⁻ → UO₂(NO₃)₂.

Derivados organo-uranianos

Al igual que la mayoría de los metales, el elemento U tiene una química organometálica. En efecto, combina los aspectos de la química inorgánica y los de la química orgánica. También tiene varios complejos organometálicos conocidos tales como el uranoceno.

Industria nuclear

En la industria nuclear, el radio extraído del uranio fue utilizado inicialmente con fines médicos. La principal utilización contemporánea del elemento U explota más bien sus propiedades nucleares. Como el U 235 es un isótopo fisible, se emplea en los reactores nucleares después de un eventual enriquecimiento. También tiene un lugar importante en la fabricación de armas nucleares una vez que está fuertemente enriquecido. El U 238 es a la vez fisible (en los reactores de neutrones rápidos) y fértil (puesto que se transforma en ²³⁹Pu). Así, esta doble característica es explotada en el ciclo del combustible nuclear si los ciclos están fundados en la combustión del plutonio. Finalmente, el uranio 233 es fisible en neutrones térmicos, lo que es la base de un ciclo regenerador fundado en el torio.

Medicina nuclear

La medicina nuclear hace referencia a todas las aplicaciones médicas de la radiactividad en medicina. Se habla sobre todo de las fuentes radiactivas no selladas. Entre los campos de aplicación figura la imagenología funcional in vivo (gammagrafías y tomógrafos por emisión de positrones). Se encuentra también la radioterapia metabólica (que trata las enfermedades benignas y malignas) así como la radioinmunología (diagnóstico biológico in vitro). Así, la medicina nuclear es una especialidad a la vez terapéutica y diagnóstica.

Control de las materias nucleares

El artículo R1333-1 del Código de la defensa aspira a proteger las materias nucleares y las actividades asociadas contra las pérdidas y los actos de malevolencia. Esta reglamentación también tiene por objeto evitar la proliferación nuclear y prevenir cualquier inconveniente o riesgo para el medio ambiente, la salud, la salubridad y la seguridad pública. Las materias sometidas a estas disposiciones son el litio 6, el tritio, el torio, el plutonio y el uranio.

Uranio empobrecido

El uranio empobrecido es un subproducto (residuo que aparece durante una operación química) del enriquecimiento del elemento. Se distingue por su dureza y su densidad.

Uso militar

En el dominio militar, el uranio empobrecido es muy apreciado por sus propiedades mecánicas. Pirofórico, es empleado como arma anticarro gracias a sus capacidades incendiarias y penetrantes. Cuando es proyectado a muy alta velocidad, atraviesa fácilmente los blindajes. Se inflama durante el impacto, lo que provoca un incendio que puede hacer explotar el vehículo tocado. Es la razón por la cual proyectiles de 20 a 30 mm de los helicópteros y de los aviones cazadores de carros han sido utilizados durante las guerras del Golfo y de Kosovo. Este tipo de uranio también ha servido de placa de blindaje.

Según la Organización Mundial de la Salud, las poblaciones que se encuentran en las zonas de conflicto donde uranio empobrecido ha sido empleado no necesitan cribado. Tampoco pasan control generalizado de los eventuales efectos de este elemento sobre su salud. Los individuos que han sido expuestos a dosis excesivas deben consultar a su médico. Este último los examinará, los tratará si tienen síntomas y asegurará el seguimiento de su estado. En cuanto a los militares heridos por fragmentos de uranio empobrecido, el elemento no tiene ningún efecto indeseable aparente sobre su salud. Concentraciones detectables de uranio empobrecido aparecen solamente en su orina. Más del 95% del uranio que entra en el organismo es eliminado vía la orina y las heces.   

Uso civil

Cuando es completado por plutonio, el uranio empobrecido se convierte en lo que se llama un combustible MOX. Como el U 238 se transforma en plutonio 239 fisible por irradiación, este combustible nuclear sirve de elemento fértil en los reactores. Contribuye así al reciclaje del elemento Pu.

En aviación, el uranio empobrecido ha sido utilizado como contrapeso en los McDonnell Douglas DC-10, los primeros Boeing 747, los Lockheed L-1011 Tristar… Un contrapeso sirve para equilibrar, para amortiguar o para ajustar las fuerzas alrededor de un eje de rotación. En este dominio, es progresivamente reemplazado por el elemento químico tungsteno. Antiguamente, la quilla de ciertos veleros de competición también ha contenido este tipo de uranio. Su uso está ahora prohibido por la reglamentación. Finalmente, el uranio empobrecido testimonia una mayor eficacia en materia de protección radiológica de las pantallas con respecto al plomo.

Los profesionales no deberían ser víctimas de exposición excesiva por ingestión de uranio empobrecido si las medidas de seguridad fueran tomadas en su lugar de trabajo. Los estudios a largo plazo demuestran que los trastornos de la función renal que pueden aparecer son temporales. De este modo, la función renal vuelve a la normalidad una vez que la fuente de la exposición excesiva es eliminada.

Impregnación de las poblaciones humanas

Aparentemente, la impregnación de las poblaciones humanas es más elevada en las minas de uranio. Tal es igualmente el caso en las personas que trabajan en la industria nuclear, particularmente en el refinado, la extracción y la producción de combustible nuclear así como su reprocesamiento. Ciertos militares han sido potencialmente expuestos a los vapores o a las partículas de municiones de uranio empobrecido en el golfo Pérsico en 1990-1991. Son así susceptibles de haber desarrollado el “síndrome de la guerra del Golfo”. Sin embargo, el papel del uranio empobrecido en el desarrollo de este síndrome no ha sido todavía probado.

Estos individuos han incorporado más bien uranio a raíz de una herida, por inhalación o por ingestión. Conviene volver al pasado para conocer su nivel de exposición al uranio puro y/o a los compuestos siguientes. Se habla del nitrato de uranilo, del hexafluoruro de uranio, del tetrafluoruro de uranio, del tributilfosfato de uranio, del diuranato de amonio, del fluoruro de uranilo y del dióxido de uranio. Se cita también el trióxido de uranio, el tetróxido de uranio, el hexafluoruro de uranio, los efluentes uraníferos ácidos, el sesquióxido de uranio y el fluoruro de uranilo.

La epidemiología a gran escala ya ha permitido explorar los efectos de la irradiación externa a mediados de los años 2000-2010. Los efectos de la exposición interna, particularmente el riesgo de cáncer, por la incorporación de las partículas de uranio están todavía mal evaluados. Es la razón por la cual la multinacional francesa Areva (actual Orano) ha llevado a cabo el proyecto Alpha risk project. La integración del uranio también puede pasar por la ingestión de bebidas alcohólicas y el tabaquismo.

Una evaluación de la impregnación de uranio, de otros doce metales o metaloides y de algunos contaminantes orgánicos por mujeres embarazadas ha sido publicada en 2018. Este estudio ha sido llevado a cabo en el marco del programa nacional de biovigilancia. Su componente perinatal ha permitido constatar que sólo el 28% del panel presentaba una cantidad detectable de uranio en su orina. El panel comprendía 990 mujeres embarazadas que llegaban a la maternidad y que habían dado a luz en 2011, y esto, en el territorio francés (excepto Córcega y TOM). Este estudio no ha investigado los factores de impregnación.

Toxicidad

Toxicidad química

La toxicidad química del uranio es idéntica a la del plomo. La dosis letal para el ser humano es de algunos gramos.

El sistema digestivo de un adulto con buena salud absorbe generalmente entre 0,2 y 2% del uranio contenido en los alimentos y el agua. El cuerpo humano absorbe más fácilmente los compuestos solubles de este elemento químico. Más del 95% del uranio ingerido es eliminado en las heces, ya que no es absorbido por la mucosa intestinal. Aproximadamente el 67% del uranio que llega a la sangre es filtrado por los riñones y evacuado en la orina en las 24 horas siguientes. El organismo integrará los dos tercios restantes, principalmente por acumulación en los huesos, el hígado (16%), los riñones (8%) y los otros tejidos (10%).

La OMS recomienda un aporte diario en uranio de 1 a 2 µg a través de la alimentación y el agua corriente. Se aconseja para un cuerpo humano en equilibrio con su entorno tener una tasa de uranio de aproximadamente 90 a 150 µg.

Constituyendo una parte esencial de las vías urinarias, el riñón es el órgano más perjudicial para el organismo en materia de toxicidad química. Así, no es sorprendente que los profesionales expuestos al uranio sufran de trastornos renales tales como las nefritis. La gravedad de estos últimos depende de la dosis ingerida. La incorporación de uranio a fuerte dosis provoca, por ejemplo, la degradación de los túbulos proximales y la alteración de las estructuras glomerulares. Se encuentra también la necrosis del epitelio tubular entre los efectos directos. Todo esto causa una nefropatía severa, una afección del riñón en general. En una época, ciertos datos afirmaron que estos trastornos eran transitorios. En efecto, una experiencia en el animal ha probado que el epitelio lesionado puede regenerarse después de la eliminación de los aportes en uranio. Su situación renal vuelve así a la normalidad después de la desaparición de la fuente de la exposición excesiva. Varias inyecciones de fluoruro de uranilo (a razón de 0,66 o de 1,32 mg U/kg de peso corporal) también han sido realizadas. Sin embargo, la observación histológica demuestra que, en la rata, las células lesionadas o muertas dejan lugar a células poco funcionales y estructuralmente anormales.

Según las estimaciones, el umbral de toxicidad química renal es de 16 µg/g de riñón o de 70 µg/kg de peso corporal. En cuanto a la dosis letal 50 por vía oral, es de 204 mg/kg para la rata de laboratorio y de 242 mg/kg para el ratón. Este último es así un poco más resistente. En 1959, el valor recomendado por la CIPR (Comisión Internacional de Protección Radiológica) era de 3 µg/g en el riñón. Este umbral es actualmente controvertido puesto que dosis bien inferiores pueden dañar los túbulos proximales. Por ejemplo, 0,7 a 1,4 µg/g de uranio en el riñón son suficientes para inducir estos daños y causar proteinuria (presencia de proteínas en la orina).

En cualquier caso, la nefritis tubular aguda ocasiona la muerte del animal, ya que el uranio no excretado por el riñón se acumula ahí y se fija en las células tubulares proximales. El medio se vuelve entonces ácido y el complejo uranio-uranilo se disocia a fin de combinarse eventualmente con componentes de la membrana luminal. Los iones uranilo serán así aptos para penetrar la célula y se concentrarán en las mitocondrias. Se agruparán igualmente en los lisosomas para formar agujas de fosfato de uranilo. Estudios in vitro han mostrado que el uranio a fuerte dosis también puede causar la apoptosis. Se trata del proceso por el cual las células desencadenan su autodestrucción en respuesta a una señal. Este suicidio celular es causado por la activación de las enzimas proteasas de cisteína y caspasas 3 y 9 vía señales intrínsecas de las mitocondrias. Anomalías funcionales tales como la poliuria, la proteinuria y la elevación sanguínea de la urea y de la creatinina se añaden a los síntomas de la nefropatía. Por otro lado, las lesiones son más reversibles y poco consecuentes si la tasa renal de uranio es baja y el tiempo de exposición es corto.

Recientes experimentos en modelo animal de enfermedad han mostrado que una exposición crónica a bajas dosis de uranio empobrecido causa la disminución de la tasa de 1,24,25(OH)₃D₃. Se habla aquí de perturbación endocrina, ya que la radiotoxicidad no está en cuestión. Cambios de los receptores nucleares asociados y modificaciones moleculares de las enzimas de tipo citocromos P450 (CYPs) también son observados. Estas enzimas proteicas están presentes en la mayoría de las especies vegetales, fúngicas y animales. Son importantes para el metabolismo puesto que contribuyen grandemente a la desintoxicación del organismo. Este mismo estudio atestigua que el uranio (sea empobrecido o enriquecido) afecta la expresión de los genes diana de la vitamina D que intervienen en el transporte del calcio a nivel renal. Se habla del RXR α (retinoic X receptor alpha) y del VDR (vitamin D receptor).

Radiotoxicidad

Si la radiactividad del uranio se mide en becquerelios, su radiotoxicidad, por su parte, se mide en microsievert (μSv). Hace referencia al efecto de la radiación ionizante del elemento sobre el Hombre. Ya sea enriquecido o no, el uranio siempre tiene una radiactividad de tipo alfa, del orden de 4,5 MeV. Así, su radiotoxicidad depende débilmente de su composición, pero sobre todo de su actividad másica. Es del orden de 0,05 µSv/Bq (F) a 0,008 µSv/Bq (S) en ingestión y de 0,6 µSv/Bq (F) a 7 µSv/Bq (S) en inhalación. Los huesos y los pulmones son entonces los órganos críticos.

La toxicidad química y la radiotoxicidad del uranio serían del mismo orden de magnitud, aunque la segunda prevalece en caso de enriquecimiento superior al 6%.

Efectos sobre la reproducción

El uranio es un elemento reprotóxico, es decir que puede alterar la fertilidad del hombre o de la mujer, o incluso el desarrollo del niño por nacer. En efecto, su efecto deletéreo puede venir de su quimiotoxicidad o de su radiactividad, o de ambas.

En el animal, este elemento químico puede impactar el sistema reproductor. En el roedor de laboratorio, la BHT (Barrera Hemato-Testicular) que debe proteger el testículo puede ser alcanzada por el polonio, el americio y el plutonio gracias a la siderocalina. También llamada transferrina, se trata de una proteína sérica de tipo betaglobulina sintetizada por el hígado. Una cantidad considerable de uranio se encuentra en los testículos de ratas en los cuales un implante de uranio ha sido colocado en el músculo de una pata. Ratones abrevados con agua que contiene uranio y ratas que han recibido implantes subcutáneos de este elemento desarrollan células de Leydig alteradas. Esto perturba la creación de hormonas esteroides y provoca la degradación del esperma. Concretamente, los espermatozoides se vuelven menos móviles y menos numerosos. Este fenómeno explica la disminución del número de camadas y el de los pequeños en varias especies de animales que han tomado frecuentemente pequeñas dosis de nitrato de uranilo. Esta observación ha sido hecha desde 1949. Por otra parte, uranio es detectado en el esperma de soldados heridos por municiones de uranio empobrecido. Esto se debe a la presencia de los receptores a la transferrina en el epitelio de los tubos seminíferos humanos.

Efectos sobre el desarrollo

El uranio provoca una toxicidad embrionaria y fetal en el ratón que ha recibido un implante en el músculo de una de sus patas. Este elemento químico es teratógeno (origen de una malformación fetal) a dosis más fuertes. El embrión puede incluso morir a una concentración 50 mg/kg/día durante 9 días, lo que es 20% inferior a la dosis letal para el adulto. Si un ratón gestante bebe 25 mg/kg de uranio por día, produce menos crías. Posteriormente, estas últimas también tendrán problemas de supervivencia y de desarrollo.

Las reglamentaciones y los estudios se fundan generalmente en los efectos sobre el animal. Sin embargo, las nuevas técnicas de cultivo celular utilizadas durante los primeros estudios ex vivo demuestran que las gónadas humanas serían más sensibles al uranio.

Normas

Las normas y la DSENO (Dosis Sin Efecto Nocivo Observable o No Observable Adverse Effect Level – NOAEL – en inglés) son intransigentes. Algunos estiman incluso que, debido a su radiactividad, el uranio provoca efectos deletéreos, cualquiera que sea la dosis.

Según la OMS, un agua es potable si su contenido máximo en uranio es de 1,4 mg/l. Si se trata de un agua de bebida corriente, esta organización recomienda una concentración inferior a 0,015 mg/l, principalmente cien veces más baja. En Canadá, la concentración máxima aceptable de uranio en agua potable es de 0,02 mg/l.

Precio

En los años ochenta, el precio del uranio se estimaba entre 40 y 50 U$. El precio bajó hasta los años noventa tras el descubrimiento de varios yacimientos de uranio económicamente explotables. Otras razones también pueden ser citadas tales como la limitación del consumo de electricidad según las políticas de ahorro de energía. Además, las reservas de uranio militar reunidas en el marco de la guerra fría han sido transformadas en reservas civiles y empleadas en los reactores nucleares a causa de la suavización de las tensiones americano-soviéticas.

Desde 2001, el precio del kilogramo de este elemento químico ha aumentado y alcanza un pico (298$) en junio de 2007. Varios factores están en el origen de esta situación: el ligero aumento de producción, la disminución de las reservas y acontecimientos puntuales. Entre estos últimos, se encuentra el incendio de la mina Olympic Dam que se halla en el Estado de Australia Meridional y la inundación de la de Cigar Lake en Canadá.

En agosto de 2010, el precio del uranio vuelve a bajar a 102$/kg. En enero de 2011, era de aproximadamente 138,9$/kg. El agotamiento de las reservas militares previsto hacia 2015 preveía una tendencia del precio al alza.

En marzo de 2017, la oferta que supera la demanda y el bajo coste de producción de las minas de Kazajistán han bajado considerablemente el precio del uranio. El kilogramo del U₃O₈ costaba aproximadamente 52,9$.

Por otra parte, el precio de coste del kilovatio hora varía menos con respecto al del uranio. Es cierto que el coste del ciclo del combustible representa cerca del 20% del precio de coste del kilovatio hora. Sin embargo, este ciclo incluye el conjunto de las transformaciones químicas y físicas que el uranio sufre para convertirse en un combustible utilizable. El coste de este último constituye aproximadamente el 5% del precio final del kilovatio hora nuclear en 2014. Estudios económicos muestran sin embargo que el precio de este elemento químico comienza a influir significativamente en el coste del kilovatio hora de electricidad nuclear. Este efecto se estima en 110 o en 220€/kg de U₃O₈.

Comercio

Según las aduanas francesas, la cantidad de uranio importada por Francia es superior al consumo que le es necesario. De este modo, el excedente es exportado bajo diversas formas. En 2014, el precio medio del uranio exportado era de 36.000€/t.