La separación de isótopos por excitación láser ( SILEX ) es un proceso de separación de isótopos que se utiliza para producir uranio enriquecido mediante láseres . Fue desarrollado en la década de 1990, basado en tecnologías anteriores. [1] [2]
Historia
El proceso SILEX fue desarrollado en Australia por el Dr. Michael Goldsworthy y el Dr. Horst Struve, que trabajaban en Silex Systems Limited, una empresa fundada en 1988. [1] Su proceso se basó en métodos anteriores de enriquecimiento con láser desarrollados a principios de la década de 1970. como AVLIS ( separación de isótopos por láser de vapor atómico ) y MLIS ( separación de isótopos por láser molecular ). [2]
En 1993, Goldsworthy y Struve establecieron la base de un conjunto de principios para la separación de isótopos por excitación láser para enriquecer uranio en la sede de SILEX en Sydney. [3]
En noviembre de 1996, Silex Systems Limited concedió la licencia de su tecnología exclusivamente a United States Enrichment Corporation (USEC) para el enriquecimiento de uranio. [4]
En 1999, Estados Unidos firmó el Acuerdo de Cooperación entre el Gobierno de Australia y el Gobierno de los Estados Unidos de América sobre Tecnología para la Separación de Isótopos de Uranio por Excitación Láser [Acuerdo SILEX] , que permitió la investigación y el desarrollo cooperativos entre los dos países en el proceso SILEX. [5]
Silex Systems concluyó la segunda etapa de prueba en 2005 y comenzó su Programa de bucle de prueba. En 2007, Silex Systems firmó un acuerdo exclusivo de comercialización y licencia con General Electric Corporation . El programa Test Loop se transfirió a las instalaciones de GE en Wilmington, Carolina del Norte . También en 2007, GE Hitachi Nuclear Energy (GEH) firmó cartas de intención para servicios de enriquecimiento de uranio con Exelon y Entergy , las dos empresas de energía nuclear más grandes de Estados Unidos. [6]
En 2008, GEH escindió Global Laser Enrichment (GLE) para comercializar la tecnología SILEX y anunció la primera instalación comercial potencial de enriquecimiento de uranio que utiliza el proceso Silex. La Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC) aprobó una enmienda de licencia que permite a GLE operar el circuito de prueba. También en 2008, Cameco Corporation , el mayor productor de uranio del mundo, se unió a GE e Hitachi como copropietario de GLE. [7]
En 2010, se expresó la preocupación de que el proceso SILEX representa una amenaza para la seguridad nuclear mundial. En comparación con las tecnologías de enriquecimiento actuales, el proceso SILEX requiere tan solo el 25% del espacio y consume considerablemente menos energía. Según se informa, es casi indetectable desde la órbita, lo que podría permitir que las actividades de gobiernos deshonestos pasen desapercibidas por la comunidad internacional. [8]
En agosto de 2011, GLE solicitó a la NRC un permiso para construir una planta comercial en Wilmington, que enriquecería uranio hasta un máximo del 8% 235 U. [9] El 19 de septiembre de 2012, la NRC tomó su decisión inicial sobre la GLE solicitud, y otorgó el permiso solicitado. [10] Silex completó su programa de circuito de prueba de fase I en las instalaciones de GE-Hitachi Global Laser Enrichment (GLE) en Carolina del Norte. El nivel de enriquecimiento objetivo de la planta comercial es del 8 por ciento, lo que la coloca en el extremo superior del uranio poco enriquecido. [11]
En 2014, tanto GLE como Silex Systems se reestructuraron, y Silex redujo a la mitad su fuerza laboral. [12] En 2016, GEH se retiró de GLE y canceló su inversión. [12] [13]
En 2016, el Departamento de Energía de los Estados Unidos acordó vender alrededor de 300.000 toneladas de hexafluoruro de uranio empobrecido a GLE para su re-enriquecimiento utilizando el proceso SILEX durante 40 años en una planta de enriquecimiento láser propuesta en Paducah, Kentucky . [14]
En 2018, Silex Systems abandonó sus planes para GLE, con la intención de repatriar la tecnología SILEX a Australia. [15]
En 2021, Silex Systems tomó la propiedad mayoritaria (51%) de GLE, con Cameco (49%) como propietario minoritario. El camino al mercado para la empresa está respaldado por un acuerdo entre GLE y el Departamento de Energía de EE. UU. Según el cual los relaves de uranio del DOE estarán disponibles para el proyecto propuesto de enriquecimiento láser de Paducah. La tecnología de Silex se utilizará para producir uranio de grado natural a partir de los relaves. [dieciséis]
Proceso
Según Laser Focus World , el proceso SILEX expone una corriente fría de una mezcla de moléculas de hexafluoruro de uranio (UF 6 ) y un gas portador a la energía de un láser pulsado. El láser utilizado es un láser de CO 2 que opera a una longitud de onda de 10,8 μm ( micrómetros ) y ópticamente amplificado a 16 μm, que se encuentra en el espectro infrarrojo . La amplificación se consigue en una célula de conversión Raman, un gran recipiente lleno de alta presión para-hidrógeno .
El láser de longitud de onda de 16 μm excita preferentemente el 235 UF 6 , creando una diferencia en las proporciones de isótopos en una corriente de producto, que está enriquecida en 235 U, y una corriente de relaves , que tiene una fracción aumentada de las 238 U más comunes. [17 ] El Sydney Morning Herald informa que "Los láseres cargan eléctricamente los átomos, que quedan atrapados en un campo electromagnético y son atraídos a una placa de metal para su recolección". [18]
Según John L. Lyman, la instalación de investigación de Silex Systems Ltd. (SSL) en Australia utiliza un láser pulsado a una frecuencia de 50 Hz , una velocidad que resulta en una gran ineficiencia. A 50 Hz, solo se procesa el 1% de la materia prima de UF 6 . Esto da como resultado una alta fracción de materia prima que ingresa a la corriente de producto y una baja tasa de enriquecimiento observada. En consecuencia, una planta de enriquecimiento en funcionamiento tendría que aumentar sustancialmente el ciclo de trabajo del láser. Además, el tiempo de preparación necesario es prohibitivamente largo para la producción a gran escala. La instalación de investigación de SSL requiere diez horas de tiempo de preparación para una ejecución de prueba de enriquecimiento de una hora, lo que restringe significativamente la producción. [19]
Más detalles de la tecnología, como en qué se diferencia de los procesos más antiguos de separación de isótopos por láser molecular (MLIS) y separación de isótopos por láser de vapor atómico (AVLIS), no se conocen públicamente. La técnica se puede utilizar para el enriquecimiento isotópico de cloro , molibdeno y uranio, y tecnologías similares se pueden utilizar con carbono y silicio . [20]
Preocupaciones por la seguridad nuclear
Un físico de la Universidad de Princeton, Ryan Snyder, señaló que el proceso SILEX podría crear un camino fácil hacia un arma nuclear debido a la capacidad de alcanzar un alto nivel de enriquecimiento de uranio, que es difícil de detectar. [21]
Clasificación de seguridad
SILEX es la única información de propiedad privada clasificada por el gobierno de EE. UU. En junio de 2001, el Departamento de Energía de Estados Unidos clasificó "cierta información generada de forma privada sobre un proceso innovador de separación de isótopos para enriquecer uranio". En virtud de la Ley de Energía Atómica , toda la información que no se desclasifique específicamente se clasifica como Datos restringidos, ya sea de propiedad privada o pública. Esto está en marcada distinción con la orden ejecutiva de clasificación de seguridad nacional , que establece que la clasificación sólo puede asignarse a información "propiedad, producida por o para, o bajo el control del gobierno de los Estados Unidos". Este es el único caso conocido en el que la Ley de Energía Atómica se utiliza de esa manera. [22] [23]
Cultura popular
El drama de la Australian Broadcasting Corporation de 2014, The Code, utiliza "Enriquecimiento de uranio con láser" como dispositivo central de la trama. La protagonista femenina Sophie Walsh afirma que la tecnología será más pequeña, menos intensiva en energía y más difícil de controlar una vez que sea una alternativa viable a los métodos actuales de enriquecimiento. La Sra. Walsh también afirma que el desarrollo de la tecnología se ha prolongado y que existen importantes intereses gubernamentales en mantener el secreto y el estado clasificado de la tecnología.
Ver también
- Separación de isótopos por láser de vapor atómico
- Separación de isótopos por láser molecular
Referencias
- ^ a b "Historia" . Silex Systems Limited. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2012 . Consultado el 28 de agosto de 2012 .
- ^ a b "Enriquecimiento de uranio por separación de isótopos láser" . GlobalSecurity.org. Archivado desde el original el 29 de junio de 2011 . Consultado el 28 de agosto de 2012 .
- ^ "Silex - Historia" . www.silex.com.au . Consultado el 18 de abril de 2017 .
- ^ "Silex Systems Ltd: nueva tecnología láser para el enriquecimiento de uranio" . Sustainable Energy & Anti-Uranium Service Inc. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2007 . Consultado el 21 de abril de 2006 .
- ^ “Acuerdo de Cooperación entre el Gobierno de Australia y el Gobierno de los Estados Unidos de América sobre Tecnología para la Separación de Isótopos de Uranio por Excitación Láser (Acuerdo SILEX), Acta Acordada e Intercambio de Notas (Washington, 28 de octubre de 1999). ATS 19 de 2000 ” . Instituto de Información Legal de Australasia, Biblioteca de Tratados de Australia. Consultado el 15 de abril de 2017.
- ^ "Los mayores operadores nucleares de Estados Unidos" . Investopedia EE. UU. 2011-03-28. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2012 . Consultado el 28 de agosto de 2012 .
- ^ "Cameco se une a GE Hitachi Enrichment Venture" . Cameco. 2008-06-20. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2012 . Consultado el 28 de agosto de 2012 .
- ^ McMurtrie, Craig (13 de abril de 2010). "El láser australiano 'amenaza la seguridad nuclear ' " . ABC en línea . Archivado desde el original el 28 de agosto de 2012 . Consultado el 28 de agosto de 2012 .
- ^ Broad, William J. (20 de agosto de 2011). "Los avances del láser en el combustible nuclear suscitan el miedo al terror" . The New York Times . Archivado desde el original el 28 de agosto de 2012 . Consultado el 28 de agosto de 2012 .
- ^ Anuncio de la Comisión Reguladora Nuclear | fecha = 2012-09-19 | http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1226/ML12263A046.pdf
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- ^ Hassaun Jones-Bey (mayo de 2007). "Separación de isótopos láser: método de enriquecimiento de combustible obtiene contrato de GE" . Mundo de enfoque láser . Consultado el 4 de junio de 2007 .
- ^ Richard Macey (27 de mayo de 2006). "El enriquecimiento con láser podría reducir el costo de la energía nuclear" . Sydney Morning Herald . Consultado el 15 de junio de 2007 .
- ^ John L. Lyman. "Capacidad de separación de enriquecimiento para SILEX" (PDF) . Laboratorio Nacional de Los Alamos . Consultado el 23 de junio de 2007 .
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- ^ Snyder, Ryan (3 de mayo de 2016). "Una evaluación de la proliferación de la tecnología de enriquecimiento de uranio láser de tercera generación" . Ciencia y seguridad global . 24 (2): 68–91. doi : 10.1080 / 08929882.2016.1184528 . ISSN 0892-9882 .
- ^ Steven Aftergood (26 de junio de 2001). "DOE clasifica la información privada" . Secrecy News, Federación de Científicos Estadounidenses . Consultado el 23 de agosto de 2007 .
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enlaces externos
- Página web oficial