Ahora que el presidente Donald Trump ha retirado a Estados Unidos del acuerdo nuclear con Irán, personas en todo el mundo se preguntan si el país de Medio Oriente invertirá sus energías en la construcción de un arma nuclear.

Pero si el liderazgo de Irán decide buscar una bomba atómica, ¿cómo obtendrían los investigadores suficiente uranio, el ingrediente clave?

El enriquecimiento de uranio es uno de los pasos clave en la construcción de armas nucleares. Solo un cierto tipo de uranio funciona en reactores nucleares y bombas. Separar ese tipo de uranio de la variedad más común requiere una gran cantidad de habilidades de ingeniería, a pesar del hecho de que la tecnología necesaria para hacerlo tiene décadas de antigüedad. El desafío no radica en averiguar cómo separar el uranio, sino en construir y ejecutar el equipo necesario para la tarea.

Los átomos de uranio, como los átomos de cada elemento, aparecen en la naturaleza en variedades llamadas isótopos. (Cada isótopo tiene una cantidad diferente de neutrones en su núcleo). El uranio-235, un isótopo que constituye menos del 1 por ciento del uranio natural, proporciona el combustible para reactores nucleares y bombas nucleares, mientras que el uranio-238, un isótopo que representa el 99 por ciento del uranio natural, no tiene uso nuclear, dijo Russell Nietert, director asociado de laboratorio de ciencia e ingeniería nuclear en el Laboratorio Nacional Argonne en Argonne, Illinois.

La clave de su separación es que los átomos de uranio-235 pesan un poco menos que los átomos de uranio-238.

Para separar la pequeña cantidad de uranio-235 que está presente en cada muestra natural de mineral de uranio, los ingenieros primero usan una reacción química para convertir el uranio en un gas, dijo Jeff Binder, el gerente del programa de producción de isótopos en Oak Ridge National Laboratory en Oak Ridge, Tennessee.

Luego, el gas se coloca en tubos para centrífuga, los cuales son tubos cilíndricos del tamaño de una persona y a veces más grandes. Cada tubo gira sobre su eje a velocidades increíblemente altas, tirando de las moléculas de gas más pesadas de uranio-238 hacia el centro del tubo, dejando las moléculas de gas de uranio-235 más ligeras cerca de los bordes del tubo, donde pueden ser succionadas, Binder le dijo a Live Science.

Cada vez que se centrifuga el gas en una centrífuga, solo se elimina una pequeña cantidad de gas de uranio-238 de la mezcla, por lo que los tubos se usan en serie. Cada centrífuga extrae un poco de uranio-238, y luego pasa la mezcla de gas ligeramente refinada al siguiente tubo, y así sucesivamente, hasta muchos cientos de miles de vueltas más tarde, el gas que queda en el tubo está compuesto casi por completo de uranio-235, dijo Binder.

«¿Conoces el final de Indiana Jones [En busca del arca perdida] donde están guardando cajas en ese almacén gigante y no se puede ver el final? Así es como se ven estas centrífugas agrupadas, dijo Jerry Klein, quien era gerente comercial de la empresa del programa de producción de isótopos en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en el momento en que Live Science informó por primera vez sobre la historia. «Solo filas tras fila de centrífugas. Solo cientos y miles de ellas».

Después de separar el uranio-235 gaseoso a través de muchos pasos centrífugos, los ingenieros usan otra reacción química para convertir el uranio gaseoso de nuevo en un metal sólido, dijo Klein. Ese metal puede ser moldeado para ser usado en reactores o bombas.

Debido a que cada paso solo purifica la mezcla de gas de uranio en una pequeña cantidad, las naciones solo pueden permitirse el lujo de utilizar centrífugas diseñadas con los niveles más altos de eficiencia, dijo Nietert. De lo contrario, producir incluso una pequeña cantidad de uranio-235 puro se vuelve excesivamente caro.

Y diseñar y fabricar esos tubos de centrífuga requiere un nivel de inversión y conocimientos técnicos que están fuera del alcance de muchos países, dijo Nietert. Los tubos requieren tipos especiales de acero o compuestos para resistir las presiones extremas de rotación, deben ser perfectamente cilíndricos para maximizar la eficiencia y son fabricados por máquinas especializadas casi tan difíciles de construir como los propios tubos, dijo Nietert.

Para poner el esfuerzo de separar el uranio en perspectiva, tome el ejemplo de la construcción de la bomba que Estados Unidos arrojó sobre Hiroshima. Estados Unidos necesitó 62 kilogramos de uranio-235 para fabricar la bomba, de acuerdo con «La fabricación de la bomba atómica» (Simon & Schuster, 1995).

La separación de esos 62 kilos de casi 4 toneladas de mineral de uranio tuvo lugar en la construcción más grande del mundo y utilizó el 10 por ciento de la electricidad total del país, dijo Nietert. Tomó 20 000 personas para construir la estructura, 12 000 personas para operar las instalaciones, y costó más de $ 500 millones, en 1944, para equiparlo, de acuerdo con «La fabricación de la bomba atómica». Eso es alrededor de $ 7.2 mil millones en 2018 dólares, de acuerdo con la Oficina de Estadísticas Laborales.

Este artículo fue publicado originalmente en LiveScience por Stuart Fox and Laura Geggel