O que é o enriquecimento de urânio? Como ele é feito na INB?

Para que possa gerar energia elétrica, o urânio precisa ser enriquecido, ou seja, concentrado no seu isótopo mais leve (urânio-235). Isso é feito nas diversas ultracentrífugas instaladas em forma de cascatas na Usina de Enriquecimento Isotópico de Urânio, da Fábrica de Combustível Nuclear da INB, em Resende/RJ. Nesses equipamentos o gás hexafluoreto de urânio (UF6) é submetido a velocidades extremamente altas, separando os isótopos mais leves (urânio–235) dos mais pesados (urânio–238). Isso faz com que a concentração do isótopo mais leve (urânio-235) passe de 0,7%, como é encontrado na natureza, para até 5%. O urânio-235 é o isótopo físsil, que produz energia ao sofrer fissão (rompimento) nos núcleos dos reatores nucleares.

Para melhor entendimento do processo de separação isotópica, cita-se o exemplo da secagem de roupas numa máquina lavadora: semelhantemente ao que acontece numa ultracentrífuga, o componente mais pesado - a roupa - é separado do componente mais leve - a água, quando a máquina de lavar é colocada no seu modo centrifugar, que nada mais é quando o tambor da máquina ao girar numa velocidade mais alta lança a roupa (componente mais pesado) contra as paredes internas, separando, assim, a maior parte da água (componente mais leve) que é eliminada pelos orifícios existentes no tambor.

Como o efeito separativo dos isótopos numa ultracentrífuga é pequeno, para conseguir-se a concentração desejada de até 5% do isótopo mais leve (urânio-235), torna-se necessária a passagem sequencial do gás por inúmeras máquinas conectadas em série e em paralelo, formando as chamadas cascatas. Nesse processo não há geração de efluentes líquidos e gasosos, adição de insumos químicos, nem reações químicas.

A tecnologia de enriquecimento do urânio pelo processo da ultracentrifugação foi desenvolvida no Brasil pelo Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo (CTMSP), em parceria com o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), órgão ligado à Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN).

As figuras a seguir ilustram o princípio de enriquecimento de urânio numa cascata "ideal" e a proporção do isótopo mais leve (urânio-235), identificado pela cor vermelha, entre uma amostra de urânio natural e de urânio enriquecido.