1. ultimas novedades en la exploración de uranio

7/29/2019 1. Ultimas novedades en la exploracin de Uranio

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Ciclo del com bustible nuclearUltimas novedades 'en la exploracin del uraniop o r P . M . B a r r e t t o *

Incluso en las manos ms experimentadas ycompetentes, la exploracin de minerales es una operacincostosa, arriesgada y engorrosa. Se ha d icho q ue en ella semezclan el arte y la ciencia: la m ayo ra de los proyecto sde exploracin empiezan a partir de nociones y conceptosgeolgicos generales y en traan una gran variedad detrabajos de campo y de laboratorio, desde la sencillafcispeccin visual del terreno hasta una evaluacin detallada^ e las perspectivas econmicas de la prospeccin.La exploracin del uranio no se distingue de laexploracin general de minerales; su sola ventaja resideen que este mineral puede detectarse a distancia graciasa la radiacin gamma que em ite. Por consigu iente, lastcnicas de exploracin ms tiles son las radiomtricas.En los pases en desarrollo interesados en iniciar programas de exploracin de uranio o que los han iniciadoya, adems de los problemas m encionados se planteanotros:

Inexistencia o dificultad de conseguir personalcompetente para trabajos de campo y de laboratorio (faltade personal); Inexistencia de una infraestructura adm inistrativa ytecnolgica para apoyar los trabajos de exploracin (faltade tecnologa); Un presupuesto relativamente reducido para un programa plurianual (falta de fondos).^ k En vista de ello, es muy imp ortan te utilizar racional c e n t e el tiempo y los recursos disponibles en un programade explorac in. Esto equivale a seleccionar los mtodo sptimos de obtencin de las informaciones precisas,evitndose as una duplicacin innecesaria de las activida

des de organismos oficiales, ya q ue tales dup licacionesen la labor de exploracin son fenmeno comn en lospases en desarrollo. Se han dado casos en que tresorganismos oficiales han lev antado mapas geolgicos deuna misma zona.Como el volumen, calidad y disponibilidad de losdatos geolgicos varan de un lugar a otro, y como laimportancia y los objetivos de los programas de exploracin pueden ser diferentes, es difcil emplear unmtodo universal. Los mtodos o secuencias esbozadosms abajo (F igura 1) se sugieren para zon as qu e seprospeccionan por prim era vez. Si se siguen sistemticamente, ser posible obtener, con una inversin mnima yuna eficacia mxima, un inventario geolgico y unaevaluacin del potencial mineralfero de una zona dada.* Miembro de la Seccin de Materiales Nucleares y del Qclodel Combustible de la Divisin del Ciclo del Com bustible Nucleardel OIEA.

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Estudios radiomtricosLas rcnicas ms tiles en la exploracin de uranio son,sin duda alguna, las radiom tricas. De hec ho, com binan dolos estudios radiomtricos areos con el examen de lasanomalas detectadas en el terreno y el perfilaje gammade los sondeos se ha descubierto una gran proporcin delos recursos uranfero s con ocidos. Los estudios radio-mtricos en los que se mide la actividad gammaespecfica o to tal se prestan a una variedad de aplicaciones.En consecuencia, los instrumentos de campo y delaboratorio utilizados son muy variados. A continuacinse describen las principales tcn icas.Los estudios radiomtricos areos se realizan para laevaluacin inicial de grandes zonas. A bordo dehelicpteros o de aviones de ala fija se utilizan detectoresgamma muy sensibles (Figura 2). Una vez detectadas,las anom alas radiactivas se registran y se representan enmapas con miras a una subsiguiente verificacin sobre elterreno. Para estudiar la zona suele establecerse unreticulado.

A pesar del costo relativamente elevado por kilmetrolineal, los estudios areos por espectrometra gamma sonmuy interesantes desde el punto de vista de su rentabilidad.Los gastos totales de este mtodo en concepto de vuelos,levantamiento de mapas, evaluacin y seleccin dezonas para su ulterior exploracin se comparan favorablemen te con los de otras tcnicas. Los datos espectro mtri-cos, si se evalan bie n, perm iten reducir el volumen decostosas comprobaciones sobre el terreno esenciales paradeterminar los resultados del estudio (las comprobacionesde campo son parte necesaria del estudio y a menudocuestan ms por km 2 o por anom ala que el estudio areo).Estudios radiomtricos de superficie: El estudiocomplementario de las anomalas uranferas en elterreno exije el empleo de escintilmetros o espectrmetros manuales y porttiles, aparatos para el perfilajede sondeos y emanmetros (monitores de radn).

Los contadores de centelleo se utilizan para medir losrayos gamma emitidos p or los elementos radiactivosnaturales contenid os en las rocas (U, Th, K). Estosinstrumentos sirven sobre todo para buscar anomalasradiomtricas que eventualmente permitirn descubriryacim ientos uranfero s. Los instrum entos se caracterizanpor u na elevada eficacia de deteccin gamm a, altas tasasde cuenta y fluctuaciones estadsticas relativamente bajas.Con ello es posible reconocer pequeos cambios en laconcentracin de elementos radiactivos. Losescintilmetros son los instrumentos de equipo de campoutilizados ms a menudo en la exploracin del uranio.

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Ciclo del combustible nuclear

1. Etapa de planificacinI I . Etapa de reconocimiento (baja densidad)

Zonas de potencial desconocido (> 5000 km 2)Escala del mapa: 1 :250 00 0 a 1:1 00 0 00Interpretacin fotogeolgicaGeologa de reconocimientoLevantamiento radiomtrico

(Espectrometra gamma de conteo total).Areo, en vehculosLevantamiento geoqumico: (0,11 muestra/km 2)Mineral pesado, sedimentos lacustres,sedimentos de corrientes, aguasT

I I I . Etapa complementaria (Densidad intermedia)Zonas de inters (200-2000 km 2)Escala del mapa: 1:50 0 00 a 1 :25 00 0Interpretacin fotogeolgicaLevantam iento de mapas geolgicosLevantamiento radiomtrico:

Areo (reticulado denso), en vehculos, terrestreLevantamiento geoqumico: (210 muestras/km2)Sedimentos de corrientes, aguas, suelos, suelo-gas

Perforaciones muy espaciadas (1 perforacin/25 km 2 ) *TIV . Etapa detallada (A l'a densidad)

Anomala significativa (220 km 2)Escala del mapa: 1 :10 0 00 a 1:1000Levantamiento de mapas geolgicos, prospeccin,trincherasLevantamiento radiomtrico del terrenoEstudio electromagntico (VLF) o de otra ndoleLevantamiento geoqumico (> 1 00 muestras/km 2)muestreo de suelos, suelo-gas, rocasSondeos sistemticos (1 perforacin/km 2)*T

V. Etapa de desarrollo de la exploracinPerspectivasLevantamiento de mapas detallados, trincherasSondeos de reticulado densoEstudio mineralgico y petrogrficoT

Yacimiento mineral fero

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Figura 1 . Secuencia de operaciones para la exploracin

Zonas sin inters

Anomalas insignificantes (Archivo)I III

Anomalas "falsas" (Archivo)

Hallazgo de mineralantieconmico (Archivo)

* Para yacimientos de tipo de areniscas flde uranio.

Se emplean en tod as las fases de dicha exploracincombinndolos con estudios geoqumicos y geofsicos.Los escintilmetros se instalan en vehculos pararealizar estudios radiom tricos mviles. Estos estudiosrepresentan un mtodo muy prctico de prospeccin deuranio a condicin de que la red de carreteras y pistassea buena . Con esta tcnica se han de scubierto variosyacimientos.El espectrmetro de campo es un instrumento perfeccionado del equipo radiomtrico que permite determinar la energa pa rticular de la radiacin gamma y,

en consecuencia, el nucleido radiactivo emisor. De estamanera se pueden detectar concentraciones equivalentesrelativas de U, Th y K. El costo de adquisicin de unespectrm etro de cam po es varias veces ms elevado queel de un escintilme tro. En tre las desventajas de los

espectrmetros de campo cabe citar que las medicionesespectrales requieren ms tiempo que los estudios porconteo total, que su mantenimiento es difcil en zonasalejadas y q ue es necesario calibrar los instrum entos confrecuencia. El valor de los resultados dep ende en generaldel conocim iento de los parmetros geolgicos y geoqumico s de una zona determinada. Es necesario obrarcon gran juicio para determina r la utilidad de laespectrometra de campo en una etapa dada deexploracin.Perfilaje radiomtrico de sondeos: La inspeccin en elterreno de las anomalas de uranio puede servir de basepara afirmar que una zona no posee ningn potencialde mineralizacin uranfera o, por el contrario,recom enda r su investigacin detallada. Si se decideproseguir la exploracin, se requerirn generalmente datos

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Figura 2. Sistema aerotransportado de espectrometra gamma formado por seis grandes detectores de yod uro de sodio, (Nal(Tl)), quese ven en el primer plano de la foto instalados dentro del avin de reconocimiento, con los dispositivos electrnicos asociados detrs de losdetectores.

Figura 3. Perforando un poz o en el Pakistn . El trabajador e st detrs del apara to de perfilaje y el torno utilizado para descender la sondaen el pozo; tiene entre sus manos la propia sonda.

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Figura 4. Muestreo y examen de testigos en Saskatchewan(Canad). En general, esta tcnica es ms costosa que laperforacin de pozos.

radiomtricos del subsuelo, los cuales se obtienenmediante el perfilaje de sondeos y el examen de testigostomados de las perforaciones.En los prximos aos, tanto las empresas privadas comolos Gobiernos realizarn perforaciones que sumarndecenas de millones de metr os, como parte d e los trabajosde exploracin del uranio . La perforacin suelerepresentar del 50 al 80% del costo de un programa deexploracin, por lo que, para una buena exploracin deluranio, una perforacin eficaz resulta probablemente msimportante que cualquier otra actividad.Para el perfilaje de sondeos se hace descender undetector gamma (sonda) por una perforacin y se registrala radiactividad hallada (Figura 3). El m tod o facilitarpida y econmicamente la mayor parte de los datosdel subsuelo que necesita el gelogo explorado r. Perm iteel muestreo y anlisis in situ, la identificacin litolgica,la correlacin estratigrfica y, con programas de sondeoms detallados, facilita parm etros petrofsicos tales comodensidad, y humedad y diversos datos geoqumicos.A menudo el sondeo puede reducir grandemente loscostos de perforacin permitiendo obtener los datosnecesarios a base de perforaciones sin testigos menoscostosas o perforaciones efectuadas anteriormente conotros fines. En general, mediante el perfilaje se obtienendatos ms representativos y objetivos en m enos tiempo ya un coste ms bajo que con la descripcin de testigos, elmue streo y el anlisis de testigos o corte s. El costo delperfilaje de sondeos geofsicos multiparamtricos solo

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rares veces debera exceder el 10% del costo deperforacin (Figura 4).Las tcnicas de perforacin y perfilaje son tambinmuy importantes para la evaluacin, explotacin mineray fases de control del grado de produccin de uranio.En vista de la gran demanda de informacin sobre

tcnicas de perfilaje, el OIEA est preparando un manualsobre el perfilaje de sondeos en la exploracin de uraniodestinado a los Estados Miembros. Se tratar de unmanual detallado, actualizado y "p rctic o" queprobablemente estar listo para su distribucin a finalesde 1981.Estudios con radn: Esta tcnica se basa en la deteccindel rad n, gas radiactivo, en suelo, rocas y agua. Lamedicin del radn es especfica del uranio, m ientras quela radiacin gamma del medio ambiente natural procedede otros elementos de la serie del uranio. Las medicionesde radn sirven para indicar la presencia de uranio entre5 y 50 metros de profundidad, mientras que la emisin ^ ^gamma puede quedar disimulada por una cubierta de ^ F0,5 metros.

Los instrumentos de campo utilizados son losemanm etros, denominados tambin m onitores de radn(Figura 5), que detectan concentraciones anmalas deradn (Rn- 222)y de torn (R n-220), y de sus productosde desintegracin inmed iata. Esta tcnica permitedistinguir entre el radn y el torn y, a continuacin,efectuar mediciones independientes de la radiacin gammade fondo. Para medir la concentracin de radn existenvarios tipos de instrum entos, todos ellos basados en ladeteccin de partculas alfa emitidas como productos dedesintegracin del gas radn (R n-222) en un nucleido hijo,el polonio slido (Po-216).ltimamente se han producido algunos progresos en estetipo de deteccin. Una tcnica utiliza los daos inducidospor la radiacin alfa (trazas) en detectores de plstico deestado slido ("T rack- etch") . Otra emplea un detector debarrera superficial de silicio ("Alpha nuc lear" ), y unatercera (mtodo del colector) utiliza el "depsito ac tiv o" ^kresultante de la desintegracin de productos de radn ^ ^acumulados en un pequeo disco de milar aluminizado,de pequeo espesor ("Alpha card ").El ao pasado se comercializ otra tcnica elaboradaen Sudfrica: se denom ina Roac, acrnimo de "radon onactivated charcoal" (radn en carbn vegetal activado).Se basa en la absorcin del radn por el carbn vegetalactivado; a continuacin, se mide el radn presente conayuda de cualquier detector de centelleo montado en elinterior de un castillo de plom o. Los proced imientos decampo para la colocacin de los vasos Roac son idnticosa los utilizados en los sistemas de trazas alfa.Los mtodo s de con teo alfa y de trazas alfa poseen laventaja, frente al mtodo del emanmetro, de eliminarla variacin de la seal en el tiempo que se produce enmucho s medios. Adems, no es necesario transporta r alterreno complicado equipo electrnico.En ltimo trm ino, el objetivo es ayudar a seleccionarlos lugares ms favorables para las actividadescomplementarias de exploracin, tales como lasperforaciones y la abertura de zanjas.

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Ciclo del combustible nuclearEstudios geoqumicos

Las tcnicas geoqum icas se utilizan en es tudios dezonas de extensin muy variable. Estos estudios puedenclasificarse de la siguiente man era: de baja densida d(reconocimientos), 0,12 muestras/km 2; de densidad intermedia (estudios complementarios), 10-20 muestras/km 2;y de alta densidad (estudios detallados), 200 muestras/km 2.Las investigaciones preliminares indicarn si convieneutilizar o no mtodos geoqumicos y deben facilitartambin los datos necesarios para planificar y ejecutar u nestudio de tipo corrien te. Antes de iniciar un programasistemtico de exploracin se precisa un estudio deorientacin o una investigacin preliminar para seleccionarel mtodo a utilizar.Las investigaciones preliminares deben efectuarse,siempre que fuese p osible, en zonas do nde la m ineraliza-cin es anloga al tipo que se trata de descubrir, situadaslo ms cerca posible de la zona de estudio. Cuand o estono es posible, puede obtenerse orientacin a base de p t ro s estudios efectuados en regiones de condicionesgeolgicas y climticas similares.Los estudios de muestreo de baja densidad (escala1:250 0001:25 000) se realizan para seleccionarlaszonas ms favorables situadas en un a regin m s extensasin tratar de efectuar una delineacin precisa. Laexperiencia de muestra que las aguas y los sedimentos decorrientes (Figura 6) de una red hidrogrfica muydispersa se adaptan perfectamente a este tipo deprospeccin. El intervalo de muestreo se determin adurante el estudio de orientacin, de modo que los halosde dispersin de la red hidrogrfica que rodea unhallazgo de significacin media se indicarn con tresmuestras anmales como m nimo .Estudios de muestreo de densidad intermedia (escala1:20 0 00 -1 :5 0 000): H objetivo de esta fase intermediaes localizar y determ inar el origen de ano malas superficiales observadas en zonas de inters delineadas duranteel muestreo de baja densidad. Esto se consigue aum entandola densidad de muestreo hasta 1020 muestras/km 2.

Wk mismo tiempo se procura relacionar la anomala conla geologa, estratigrafa y tect nica locales. Se tom anmuestras de sedimentos de corrientes y aguas de todas lascorrientes de la zona anm ala. Siempre que sea posiblese muestrean, adem s del agua de poz os, las aguas deinfiltracin y de mana ntiales. Si no se conoce la geologade la zona anmala, conviene obtener ms datos geolgicos de la misma. Si bien con esta prospeccinintermedia raras veces se localizan m inerales uranferos,sin embargo se circunscribe de m odo quizs sustancialla zona de inters, se evala su potencial y se conocemejor el origen de la anom ala geoqum ica. A continuacin es posible seleccionar el mtodo mejor adaptado anuevos estudios - por ejemplo, tcnicas geoqumicas,radiomtricas o geofsicas.Estudio de muestreo de alta densidad (escala 1:5 000-1:500): El objetivo de los estudios de alta densidad eslocalizar posibles fuentes de anomalas y/o determinar laextensin de cuerpos mineralizados asociados y evaluarel estudio radiom trico. En trminos generales, en estafase se trata de distinguir entre anomalas resultantesde una mineralizacin rentable de otra que no lo sea ode otras causas. En esta etap a se prefiere la prospec cin

Figura S. Medicin del radn gaseoso del suelo.

geoqumica, sobre todo cuando la meteorizacines importante o cuando existe una cubierta estril (quehace ineficaz los m todos rad iomtrico s). La experienciaha demostrado que el muestreo de suelos es el mtodo msadecuado en esta fase. Suele adoptarse una retcula demuestreo con intervalos que varan entre 10 y 50 m.Debe prestarse atencin a la posible contaminacinresultante de operaciones de minera, del empleo deciertos fertilizantes fosfatados y de otra s actividadeshumanas.Otras tcnicas

Existen otras tcnicas que, aunque no aplicablesespecficamente a la prospeccin de uranio , se utilizanpara conocer m ejor la localizacin o la estruc tura de lamineralizacin. Entre otras se hallan las siguientes:Resistividad superficial y polarizacin inducida: Estastcnicas se basan en la transmisin (conductividad) ydistribucin de co rrientes elctricas en el suelo.La eleccin de un conjunto adecuado de electrodosdepende de muchos factores: en particular de la formadel cuerpo mineralizado y de la conductividad y espesorde la cubierta. Los conjuntos denom inados de Wenner-Schlumberger y d ipolo-dipolo son los ms utilizados.En general, las tcnicas de interp retacin de la PI(polarizacin inducida) no han progresado tanto como lasde la resistividad. Estas tcnicas elc tricas se utilizannicamente en la fase detallada de exploracin, cuandoya se ha definido un objetivo, en otras zonas conductoras,y para determinar el espesor de los estratos sedimentarios

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Cic lo del combu st ib le nuclear

Figura 6. Tom ando muestras de agua de un pozo de utilizacindomstica (Turqua) a fin de analizar su contenido de radny uranio.

que descansan sobre yacimientos o estructuras conocidos.Los estudios de resistividad y de PI pueden facilitarorientacin para la planificacin de programas deperforaciones.Deteccin a distancia: Los datos sobre la reflectanciamultiespectral obtenidos con ayuda de satlites o fotografas areas pueden ayudar al levantamiento rpido demapas de grandes zonas de terrenos descolorados,posiblemente altera dos. La intensificacin de la imagenpor computadora aumenta de modo pronunciado lacapacidad de distinguir estas zonas estudiadas en comparacin con las fotografas en blanco y negro e incluso amenu do en color. Algunos estudios indican que las bandasespectrales en imagen obtenida s por satlite (Landsat)no son las mejores para la sutil discriminacin necesariaen la exploracin del uranio. Sin embargo, los datosprocedentes de estos satlites han sido mejorados porcomputadora para sealar de modo caracterstico losterrenos alterados rojizos utilizados en el pasado paraorientar la exploracin en las zonas de prospeccin deuranio en los Estados Unidos. Los lincamientosobservados en estas imgenes pueden revelar estructurasque, localmente, podran haber afectado al depsito en laformacin uranfera.

De modo complementario, en ciertas circunstancias,las imgenes trmicas-infrarrojas constituye n un m edioexcelente para detectar y delimitar zonas potenciales parala exploracin de uranio (por ejem plo, canales llenos de

conglomerados situados dentro de formaciones).Las tcnicas de deteccin remota constituyen solo unmtodo indirecto de exploracin del uranio y se utilizannicamente para obtener datos geolgicos y tectnicosa escala regional. Por ello se emplean en la investigacinpreliminar y en la seleccin de zonas.Nuevas tcnicas: Se estn investigando algunas tcnicaspotencialmente interesantes, aunque no se hayan utilizadoan en escala apreciable y algunas no han sido ni siquieraensayadas en condiciones experim entales. Entre stasfiguran las basadas en el calor radiognico, el m agnetismoremanente, en mediciones del helio y del plomoradiognico.Trabajos de investigacin y desarrollo

Los mtodos y equipo antes descritos son resultadode considerables trabajos de investigacin y desarrollo.El Organismo se interesa po r estos trabajos de stinados amejorar las tcnicas y el equipo y aumentar la cadenciade descubrim ientos. Por tal razn, en 1976 el OIEA y la tfAgencia para la Energa Nuclear (AEN) de la OCDEcrearon conjuntamente un grupo para examinar elprogreso de los trabajos de investigacin y desarrollo enrelacin con la exploracin del uranio . Este grupo,denominado G rupo mixto de expertos AEN/OIEA sobreinvestigacin y desarrollo de las tcnicas de prospeccinde uranio , ha identificado varias zonas para las que seraposible mejorar de modo significativo las tcnicasexistentes mediante la cooperacin internacional oelaborar nuevos m todos . Desde su creacin, los paseshan colaborado en la preparacin de un proyectointernacional que abarca ocho zonas de inters.

La difusin de las informaciones resultantes de losestudios ejecutados gracias a los proyectos es parte vitalde estas actividades. Por consiguiente, se redacta ydistribuye un boletn titulado Newsletter destinado a laindustria del uranio y a otros interesados en la prospeccinde los minerales uranfer os. El principal objetivo dedicha publicacin es dar a conoc er, dos veces aproximadamen te por ao , los progresos alcanzados en los diversos Mproyectos de investigacin y desarrollo, coordinados p o r ^el citado G rupo de expe rtos, mediante la publicacin deinformes sobre la marcha de los trabajos, reseas deestudios especficos iniciados por varios grupos detrabajo, un programa provisional de actividades futuras ydetalles sobre simposios y reuniones pertinentes. Sinembargo , se confa tambin que en lo sucesivo eseboletn contenga breves notas oficiosas relacionadas conotros trabajos de investigacin y desarrollo adems de losejecutados en virtud del proyecto combinado,acompaadas de comentarios sobre las actividades en cursoo de sugerencias para futuras actividades de investigaciny desarrollo. Los pases u organizaciones interesadas enrecibir este Newsletter pueden solicitarlo del OIEA.Para presentar y discutir los resultados de los trabajos deinvestigacin y desarrollo tendr lugar en Pars unsimposio del 31 de mayo al 3 de junio de 1982.

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