En gran medida, la seguridad nacional depende de la capacidad de reconstruir la historia de los materiales sensibles; por eso la ciencia nuclear busca «firmas» en el uranio que revelen su procedencia y manipulación. En el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía de los Estados Unidos, el científico Jordan Roach lidera una investigación pionera para interrogar a los materiales nucleares utilizando la luz como herramienta principal.
Roach busca descifrar los secretos ocultos de la ORNL
A través de técnicas ópticas avanzadas, Roach busca descifrar los secretos ocultos en el ciclo del combustible nuclear para poder transformar la manera en la que comprendemos el historial de procesamiento de estos compuestos críticos. Sin embargo, el núcleo de esta investigación, publicado en la Revista de Materiales Nucleares, se basa en una aplicación inédita de la espectroscopia Raman.
De igual manera, esta herramienta analítica, utilizada en varios campos científicos, fue adaptada por Roach para identificar características que antes resultaban invisibles al ojo humano y los métodos convencionales. También al proyectar luz sobre una muestra y analizar la dispersión de los fotones, pero los científicos pueden obtener pistas moleculares precisas sobre el historial de procesamiento de cada material.
Lo cierto es que esta técnica permite leer las huellas térmicas y químicas que los procesos industriales dejan impresas en la estructura del uranio, proporcionando un nivel de detalle sin precedentes para la verificación y vigilancia nuclear. En ese sentido, el foco principal de este estudio son los concentrados de mineral de uranio (UOC), que serían el producto resultante tras las etapas iniciales de extracción y lixiviación.
Foco principal de los concentrados de mineral de Uranio
Los concentrados de UOC se caracterizan por ser compuestos estables, que representan una propiedad física que facilita su transporte y almacenamiento seguro en comparación con el uranio enriquecido o el combustible ya utilizado, porque, debido a su baja radiactividad y mayor manejabilidad, las UOC representan un eslabón importante en la cadena de suministro nuclear global, sirviendo como materia prima que se convertirá en energía o, en manos equivocadas, en un riesgo potencial.
Pese a referirse a su estabilidad, o debido a ella, las UOC presentan un desafío a observar para la seguridad internacional, siendo que, al ser más fáciles de manipular y trasladar sin las estrictas medidas de blindaje que requiere el material enriquecido, estos concentrados pueden tener el objetivo para el desvío ilícito o el uso indebido en programas no declarados.
Asimismo, en cuanto al desarrollo de métodos de detección rápida, como el propuesto por Jordan Roach, es clave para poder fortalecer la seguridad nacional, pero al identificar el origen y la trayectoria de estos materiales, permite a las autoridades actuar con mayor celeridad, permitiendo que se cierren brechas en el control del ciclo del combustible, garantizando que el uranio se mantenga dentro de los canales legales y supervisados.
Métodos para realizar el proceso de sinterización
Con el fin de poner a prueba la resistencia de las firmas moleculares, Roach y su equipo sometieron ocho muestras de óxido de uranio de orígenes distintos a un riguroso proceso de sinterización porque, al calentar los materiales a 800 °C durante toda una noche, los compuestos se transforman en U3O8, un precursor clave en la fabricación de combustible nuclear.
El calor extremo debería eliminar las impurezas volátiles, dejando un material uniforme, pero el objetivo de Roach era crear un análisis «a ciegas» para poder procesar las muestras sin conocer su procedencia, para determinar si, tras el tratamiento térmico, el material conservaba algún indicio revelador de su historia previa que permitiera diferenciarlo a nivel molecular. Mientras que el PXRD analiza las estructuras cristalinas y mostró que todas las muestras eran idénticas desde el punto de vista cristalográfico, la técnica Raman demostró una sensibilidad superior.