Reservas de Uranio en España, su Potencial Procesamiento y la Cadena de Valor del Combustible Nuclear

1. Reservas de Uranio en España:

Si bien la explotación actual está prohibida, es crucial entender el potencial geológico y el historial de España en cuanto a uranio.

• Contexto Histórico y Geológico:
  • La búsqueda de uranio en España se intensificó a mediados del siglo XX, impulsada por la incipiente era nuclear. La Junta de Energía Nuclear (JEN), precursora del actual CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), jugó un papel fundamental en la prospección y evaluación inicial de yacimientos.
  • Geológicamente, los yacimientos de uranio en España se asocian principalmente a dos tipos de entornos:
    • Intragraníticos: Mineralizaciones filonianas o diseminadas en rocas graníticas hercínicas, como es el caso de muchos yacimientos en Salamanca y Cáceres. El uranio suele presentarse como uraninita o pechblenda.
    • Sedimentarios: Yacimientos en rocas sedimentarias, a menudo areniscas, donde el uranio ha precipitado por cambios en las condiciones redox. Estos suelen ser de menor ley pero potencialmente más extensos.
  • La metalogenia del uranio en la Península Ibérica está ligada a procesos orogénicos y la posterior meteorización y concentración en cuencas sedimentarias.
• Detalle de Zonas Uraníferas Significativas:
  • Zona Centro-Oeste (Salamanca y Cáceres):
    • Saelices el Chico (Mina Fe), Salamanca: El yacimiento más importante y el último en ser explotado. La mineralización se encuentra en pizarras y esquistos en contacto con granitos. Se explotó tanto a cielo abierto como subterráneamente. La planta de tratamiento «Elefante» procesaba el mineral in situ.
    • Retortillo-Santidad, Salamanca: Un proyecto más reciente que no llegó a fase de explotación debido a la oposición y cambios legislativos. Berkeley Minera España planeaba una mina a cielo abierto y una planta de tratamiento. Los recursos estimados por la empresa eran significativos, aunque su viabilidad y el impacto ambiental generaron gran controversia.
    • Yacimientos en Cáceres (Albalá, La Haba): Históricamente se explotaron a menor escala. Son principalmente filones intragraníticos.
  • Zona de Despeñaperros (Jaén y Ciudad Real): Se han identificado indicios y mineralizaciones asociadas a pizarras y cuarcitas, a menudo con uranio asociado a materia orgánica. La exploración en esta zona fue menos intensiva.
  • Otras Áreas:
    • Mazarete (Guadalajara): Yacimientos en areniscas triásicas.
    • Ágreda (Soria): Indicios en conglomerados y areniscas.
    • Pirineos: Algunas mineralizaciones de menor entidad.
• Clasificación y Cuantificación de Recursos (Más allá del «Libro Rojo»):
  • Los datos del «Libro Rojo» de la AEN/OIEA son una referencia global, pero a nivel nacional, el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) ha realizado estudios más detallados.
  • Los recursos se clasifican en diferentes categorías según el grado de certeza geológica y la viabilidad económica de su extracción (Recursos Razonablemente Asegurados – RAR, Recursos Inferidos, etc.).
  • Es importante recordar que «recursos» no es lo mismo que «reservas». Las reservas son la porción de los recursos que es económicamente explotable con la tecnología actual y bajo las condiciones de mercado existentes. Dada la prohibición actual, técnicamente España no tendría «reservas» activas.
  • Estimaciones Históricas del IGME: En el pasado, el IGME llegó a estimar recursos totales (incluyendo especulativos) superiores a las 30,000 toneladas de U₃O₈, aunque solo una fracción de esto se consideraba económicamente viable incluso antes de la prohibición.
• Factores que Históricamente Limitaron la Explotación:
  • Ley del mineral: Muchos yacimientos españoles son de baja ley (baja concentración de uranio por tonelada de roca), lo que encarece su procesamiento.
  • Precio internacional del uranio: Ha sido históricamente volátil. En periodos de precios bajos, la minería en España no era competitiva.
  • Costes de producción y ambientales: La minería moderna implica altos estándares ambientales y costes asociados que pueden hacer inviables yacimientos marginales.
  • Percepción pública y oposición social: Creciente desde finales del siglo XX, especialmente por los impactos ambientales de la minería y el tratamiento del mineral (residuos radiactivos de baja actividad o NORM/TENORM).

2. Industria de Procesamiento de Uranio en España: Un Vistazo Detallado a ENUSA y la Cadena de Suministro

Si bien la extracción y las primeras fases de concentración no se realizan, la etapa de fabricación de combustible es un punto fuerte.

• ENUSA Industrias Avanzadas, S.A., S.M.E.:
  • Propiedad y Mandato: Es una empresa pública (Sociedad Mercantil Estatal) participada mayoritariamente por la Sociedad Estatal de Participaciones Industriales (SEPI). Su mandato es asegurar el suministro de combustible a las centrales nucleares españolas y ofrecer servicios relacionados con el ciclo del combustible.
  • Internacionalización: ENUSA no solo abastece al mercado español, sino que ha logrado una importante presencia internacional, exportando elementos combustibles y servicios de ingeniería a países como Francia, Bélgica, Suecia, Alemania y Finlandia. Esto demuestra la alta calidad y competitividad de su tecnología.
  • Tecnología y Diseño: ENUSA desarrolla sus propios diseños de elementos combustibles, adaptados a los diferentes tipos de reactores (PWR y BWR) que operan en España y en el extranjero. Realiza una importante labor de I+D para mejorar la eficiencia, seguridad y economía del combustible.
  • Servicios Adicionales: Además de la fabricación, ENUSA ofrece servicios de ingeniería de combustible, inspección de combustible irradiado en las centrales, y participa en el desarrollo de soluciones para la gestión del combustible gastado.
• La Fábrica de Elementos Combustibles de Juzbado (Salamanca):
  • Capacidad Productiva: Tiene una capacidad de producción anual significativa, capaz de cubrir la demanda de las centrales españolas y una parte importante de sus contratos de exportación.
  • Procesos Clave Realizados en Juzbado:
    • Recepción y Control del UF₆ Enriquecido: El hexafluoruro de uranio enriquecido (procedente de proveedores internacionales) llega en cilindros especiales y se somete a estrictos controles de calidad y contabilidad de material nuclear.
    • Conversión Húmeda (Proceso AUC) o Seca a UO₂: ENUSA ha utilizado tradicionalmente el proceso de conversión húmeda (AUC – Conversión de Uranilo Amónico), aunque también existen procesos de conversión seca. Este paso transforma el gas UF₆ en polvo cerámico de UO₂.
    • Acondicionamiento del Polvo: El polvo de UO₂ se trata para obtener las características granulométricas y de fluidez adecuadas para el prensado.
    • Prensado de Pastillas: Se utilizan prensas de alta precisión para compactar el polvo de UO₂ en pequeñas pastillas.
    • Sinterización: Las pastillas «en verde» se cuecen en hornos a muy alta temperatura (más de 1700 °C) en una atmósfera controlada (hidrógeno/argón). Este proceso densifica las pastillas y les confiere sus propiedades cerámicas finales.
    • Rectificado de Pastillas: Se ajustan las dimensiones de las pastillas sinterizadas con gran precisión.
    • Carga de Vainas y Soldadura: Las pastillas se introducen en las vainas de aleación de zirconio. Las vainas se llenan con helio (para mejorar la transferencia de calor) y se sellan herméticamente mediante soldadura.
    • Ensamblaje del Elemento Combustible: Las barras combustibles se montan en una estructura (esqueleto) que incluye rejillas de separación, y toberas superior e inferior, formando el elemento combustible completo.
    • Inspecciones y Pruebas Finales: Se realizan múltiples inspecciones dimensionales, de hermeticidad, de contenido de uranio, etc., para asegurar que cada elemento combustible cumple con las especificaciones de diseño y los requisitos de seguridad.
  • Seguridad Nuclear y Protección Radiológica: La fábrica opera bajo los más estrictos estándares de seguridad nuclear, protección radiológica y salvaguardias (control de materiales nucleares para evitar su desvío). Es supervisada por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) y organismos internacionales como EURATOM y el OIEA.

3. Desglose Detallado de los Pasos para la Explotación (Hipotética) y Transformación en Combustible:

Ampliando los pasos previamente mencionados con más detalle técnico y consideraciones:

• Paso 1: Exploración y Evaluación del Yacimiento (Prohibido)
  • Fases de Exploración: Desde la prospección regional (identificación de anomalías geoquímicas o radiométricas a gran escala) hasta la exploración detallada (sondeos con malla cerrada, modelización 3D del yacimiento).
  • Técnicas Geofísicas: Gammagrafía (aérea y terrestre), magnetometría, resistividad eléctrica.
  • Estudios Mineralógicos y Petrográficos: Análisis de las muestras para identificar las especies minerales de uranio y la ganga asociada, lo que influye en el método de tratamiento.
  • Estudios Hidrogeológicos: Fundamentales para entender el flujo de aguas subterráneas y prevenir la contaminación.
  • Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) Preliminar: Incluso en fases tempranas, se requiere una evaluación de los posibles impactos.
• Paso 2: Minería y Extracción del Mineral (Prohibido)
  • Métodos de Explotación:
    • Cielo Abierto (Open Pit): Para yacimientos superficiales y de gran volumen. Requiere la remoción de grandes cantidades de estéril (roca sin valor económico). Impacto paisajístico significativo.
    • Minería Subterránea: Para yacimientos más profundos o vetas. Menor impacto en superficie pero más compleja y costosa. Implica la construcción de pozos, galerías y rampas.
    • Lixiviación In Situ (ISL): Disolución del uranio directamente en el yacimiento mediante la inyección de soluciones lixiviantes a través de pozos. Menor impacto superficial, pero riesgo de contaminación de acuíferos si no se controla adecuadamente. Este método no ha sido común en España para el uranio.
  • Gestión de Estériles y Aguas de Mina: El material no mineralizado (estéril) debe gestionarse adecuadamente. Las aguas de mina pueden estar contaminadas y requerir tratamiento.
• Paso 3: Tratamiento del Mineral o Molienda («Milling»)
  • Circuito de Trituración y Molienda: Múltiples etapas para reducir el tamaño de la roca (chancadoras primarias, secundarias, molinos de bolas o barras) hasta liberar los granos de mineral de uranio.
  • Lixiviación Detallada:
    • Ácida: Más común, usando ácido sulfúrico. Eficaz para muchos tipos de mineral, pero puede disolver otros metales. Requiere materiales resistentes a la corrosión.
    • Alcalina: Usando carbonatos y bicarbonatos. Más selectiva para el uranio, pero más lenta y menos eficaz para algunos minerales.
  • Separación Sólido-Líquido: Espesadores, filtros para separar la solución rica en uranio (licor fértil) de los residuos sólidos (colas o «tailings»).
  • Procesos de Purificación y Concentración (SX/IX):
    • Extracción por Solventes (SX): El uranio se transfiere selectivamente del licor fértil a una fase orgánica, y luego se re-extrae a una solución acuosa más concentrada y pura.
    • Intercambio Iónico (IX): El uranio se adsorbe en resinas de intercambio iónico y luego se eluye (desprende) con una solución adecuada.
  • Precipitación, Secado y Calcinación del «Yellowcake»: El uranio se precipita de la solución concentrada (por ejemplo, añadiendo amoniaco, peróxido de hidrógeno o magnesita). El precipitado se filtra, se seca y se calcina a alta temperatura para obtener U₃O₈.
  • Gestión de Residuos («Tailings»): Las colas de la molienda contienen la mayor parte de la roca original y bajos niveles de radiactividad (principalmente de los productos de desintegración del uranio, como el radio y el radón), además de los reactivos químicos utilizados. Su gestión segura a largo plazo es uno de los mayores desafíos ambientales de la minería de uranio. Requieren presas de colas o depósitos específicamente diseñados y monitorizados.
• Paso 4: Conversión a UF₆ (No se realiza en España)
  • Purificación del Yellowcake: El U₃O₈ se disuelve en ácido nítrico, y el nitrato de uranilo resultante se purifica mediante extracción por solventes para eliminar impurezas.
  • Obtención de UO₂ de alta pureza: El nitrato de uranilo purificado se convierte en dióxido de uranio (UO₂) de alta pureza.
  • Fluoración: El UO₂ reacciona con fluoruro de hidrógeno (HF) anhidro a alta temperatura para formar tetrafluoruro de uranio (UF₄), conocido como «green salt».
  • Oxidación con Flúor: El UF₄ se hace reaccionar con flúor gaseoso (F₂) en reactores de llama o lecho fluidizado para producir hexafluoruro de uranio (UF₆). Este es un proceso altamente corrosivo y peligroso que requiere tecnología especializada.
  • Solidificación y Envasado del UF₆: El UF₆ es un sólido a temperatura ambiente y presión atmosférica, pero sublima (pasa directamente de sólido a gas) a unos 56°C. Se maneja en estado gaseoso o líquido (bajo presión) y se solidifica en cilindros especiales para su transporte a las plantas de enriquecimiento.
• Paso 5: Enriquecimiento (No se realiza en España)
  • Tecnologías de Enriquecimiento:
    • Ultracentrifugación Gaseosa: Es la tecnología dominante actualmente. El UF₆ gaseoso se introduce en cilindros que giran a velocidades extremadamente altas. La fuerza centrífuga hace que las moléculas más pesadas (que contienen ²³⁸U) se concentren ligeramente más cerca de la pared del cilindro que las más ligeras (que contienen ²³⁵U). Se conectan miles de centrifugadoras en cascadas para lograr el nivel de enriquecimiento deseado. Es mucho más eficiente energéticamente que la difusión gaseosa.
    • Difusión Gaseosa (Histórica): El UF₆ gaseoso se hacía pasar a través de barreras porosas. Las moléculas más ligeras (con ²³⁵U) atraviesan la barrera ligeramente más rápido. Requiere miles de etapas y un enorme consumo de energía. Prácticamente en desuso.
    • Enriquecimiento por Láser (AVLIS/SILEX): Tecnologías más nuevas que utilizan láseres para excitar selectivamente los átomos de ²³⁵U y luego separarlos. Potencialmente más eficientes, pero con desafíos técnicos y de proliferación.
  • Producto y Subproducto: El proceso de enriquecimiento produce uranio enriquecido (con mayor concentración de ²³⁵U) y uranio empobrecido (con menor concentración de 235U que el natural, principalmente ²³⁸U). El uranio empobrecido tiene algunas aplicaciones (ej. contrapesos, blindaje) o se almacena.
• Paso 6: Fabricación del Combustible Nuclear (ENUSA, Juzbado)
  • Este paso ya fue detallado extensamente en la sección de ENUSA. Es importante reiterar la precisión y el control de calidad extremos requeridos en cada sub-etapa, desde la caracterización del polvo de UO₂ hasta la inspección final del elemento combustible ensamblado.
• Paso 7: Uso en el Reactor Nuclear y Gestión Posterior
  • Ciclo del Combustible en el Reactor: Los elementos combustibles permanecen en el reactor durante varios años (típicamente 3 a 5 ciclos de operación de 12-18 meses cada uno), siendo gradualmente «quemados» (el ²³⁵U se fisiona y se generan productos de fisión y actínidos).
  • Combustible Gastado: Una vez que el combustible ya no es eficiente, se retira del reactor. Es altamente radiactivo y genera mucho calor. Se almacena temporalmente en piscinas de agua dentro de la central nuclear para enfriamiento y blindaje.
  • Almacenamiento Temporal Centralizado (ATC): En España, está previsto (aunque con retrasos y debates) un Almacén Temporal Centralizado para el combustible gastado de todas las centrales. Actualmente, cada central gestiona su combustible gastado en Almacenes Temporales Individualizados (ATI) en sus emplazamientos.
  • Opciones a Largo Plazo (No decididas en España):
    • Almacenamiento Geológico Profundo (AGP): Disposición final del combustible gastado o residuos de alta actividad en formaciones geológicas estables a gran profundidad. Es la opción preferida por muchos países.
    • Reprocesamiento: Separación química del uranio y plutonio remanentes en el combustible gastado para su posible reutilización (por ejemplo, en combustible MOX). España no reprocesa su combustible; en el pasado envió combustible a reprocesar a Francia y Reino Unido, pero esta práctica cesó. Los residuos del reprocesamiento también requieren un AGP.

España, a pesar de poseer un historial y un potencial geológico en uranio, ha optado, mediante la legislación actual, por no explotar estos recursos. Sin embargo, mantiene una capacidad industrial muy significativa y de alta tecnología en la fase de fabricación de elementos combustibles nucleares a través de ENUSA, que opera con éxito tanto a nivel nacional como internacional. Esto implica que España participa activamente en el ciclo del combustible nuclear, pero depende de la importación de uranio (ya sea como concentrado, UF₆ o UF₆ enriquecido) para alimentar esta industria y sus reactores nucleares. La cadena de valor para transformar el mineral de uranio en combustible es compleja, tecnológicamente avanzada y globalizada.