Enriquecimiento y las SWU

Separar uranio-235 de uranio-238 no consiste en purificar una sustancia, sino en hacer trabajo termodinámico contra la entropía de una mezcla. Ese trabajo se mide en unidades de trabajo separativo, SWU: una cantidad que depende de cuánto uranio se alimenta, a qué concentración se lo quiere llevar y cuánto U-235 se está dispuesto a dejar en las colas empobrecidas. Cuanto más pobres se dejan las colas, menos uranio natural hace falta pero más SWU se necesitan; producir un kilogramo de uranio al 5 % exige unas 7,9 SWU si las colas quedan al 0,25 % de U-235, o 8,9 SWU si se las empobrece hasta el 0,20 %. Es, en el fondo, la misma disyuntiva que en la minería: más trabajo de separación a cambio de menos materia prima.

Ese trabajo se hace hoy casi exclusivamente con centrífugas de gas: cilindros que giran a 50.000-70.000 revoluciones por minuto, consumen unos 50 kWh por SWU y están diseñados para girar sin parar durante 25 años, porque detenerlos y reiniciarlos es más riesgoso que dejarlos girar. La difusión gaseosa, el método que dominó el siglo XX, hacía pasar el UF₆ por membranas porosas miles de veces y necesitaba unos 2.500 kWh por SWU, cincuenta veces más energía; la última planta de difusión de Estados Unidos cerró en 2013 y hoy el método está en desuso comercial.

La capacidad mundial de enriquecimiento ronda los 68 millones de SWU al año, y está repartida en pocas manos: Rosatom controla unos 29,1 millones (43 % del total), Urenco 17,3 millones, CNNC 13,8 millones y Orano 7,5 millones. Esa concentración, con Rusia al frente, es la razón por la que varios países occidentales financian hoy nueva capacidad de enriquecimiento propia.

El nivel de enriquecimiento depende del reactor. Los PWR y BWR de agua liviana necesitan uranio de bajo enriquecimiento, del 3 al 5 % de U-235; los CANDU y Atucha, con agua pesada, no necesitan enriquecer nada, aunque Atucha I lo hace igual desde 2001, al 0,85 %, para estirar el quemado del combustible. Los diseños nuevos, reactores rápidos, HTGR y buena parte de los SMR, usan HALEU, uranio de alto ensayo y bajo enriquecimiento, entre el 5 y el 20 %. Argentina tiene su propia planta desde fines de los años 70: el Complejo Tecnológico Pilcaniyeu, construido por INVAP para la CNEA cerca de Bariloche, que llegó a enriquecer por difusión gaseosa a escala piloto a principios de los 80, se desmanteló en los 90 y recuperó y actualizó sus capacidades entre 2006 y 2015, aunque la WNA señala que la producción comercial quedó detenida de nuevo en 2018 y que la planta nunca se usó con fines comerciales ni de exportación. Hoy ubica al país entre los trece del mundo que dominan la tecnología de enriquecimiento, con el objetivo declarado de abastecer al CAREM.