A las afueras de la pequeña localidad de Paducah, Kentucky, una gran cantidad de uranio permanece almacenada en miles de cilindros llenos de material de desecho procedente de una instalación de enriquecimiento nuclear ya clausurada. Los láseres podrían ayudar a extraerlo.
Una empresa llamada Global Laser Enrichment (GLE) busca reprocesar este material antiguo con una nueva tecnología, el enriquecimiento láser. Podría ser más eficiente que los métodos de enriquecimiento convencionales, lo que permitiría a la empresa renovar el material y producir materia prima con la misma concentración que una fuente natural extraída. Y en el futuro, según afirma la empresa, el enriquecimiento láser podría utilizarse para fabricar material para combustible nuclear, incluyendo el tipo empleado en reactores avanzados.
La energía nuclear proporciona hoy alrededor del 9% de la electricidad global, y esa proporción podría aumentar a medida que grandes potencias mundiales como EE. UU. y China busquen construir nuevos reactores, incluyendo algunos basados en tecnología de próxima generación. Nuevos métodos más económicos para obtener combustible podrían ayudar a garantizar que esos proyectos nucleares sigan adelante.
El uranio natural se compone principalmente de uranio-238 (más del 99%) y uranio-235 (aproximadamente el 0,7%). El uranio-235 es el tipo fisible, lo que significa que, al ser impactado por neutrones lentos de baja energía, puede sostener una reacción en cadena que genera electricidad. Por lo tanto, los reactores suelen utilizar material con una concentración de U-235 superior a la que se extrae del subsuelo. Los reactores convencionales actuales suelen usar uranio poco enriquecido, típicamente con aproximadamente un 5% de U-235, aunque algunos diseños de reactores avanzados utilizarán combustible con hasta un 20% de U-235.
Actualmente, las centrífugas son la tecnología dominante utilizada para enriquecer uranio. Este equipo básicamente toma material que contiene uranio y lo centrifuga a una velocidad increíble, de modo que el material más pesado (que contiene U-238) es expulsado hacia el borde, mientras que el material más ligero (que contiene U-235) permanece más cerca del centro. (Si alguna vez ha balanceado una botella de mostaza para sacar las últimas gotas, ha utilizado la misma idea básica que hay detrás de una centrífuga.) Posteriormente, el material con una mayor concentración de U-235 puede ser transformado en combustible nuclear.
El enriquecimiento láser, en cambio, aprovecha el hecho de que todas las moléculas vibran y rotan a escala atómica de formas que dependen de su material específico. Incluso los diferentes isótopos de uranio tienen firmas distintivas.
Los láseres son tan precisos que pueden dirigirse a un material en particular (como moléculas que contienen U-235, por ejemplo). Si se incide un láser sobre una mezcla, se puede excitar selectivamente solo el material objetivo, otorgándole algo más de energía. Esto modifica su comportamiento, lo que puede facilitar la separación del material deseado mediante métodos químicos o físicos.
Se han desarrollado una amplia gama de enfoques de separación en investigación e industria. Algunos buscan cargar eléctricamente átomos de U-235, permitiendo su movimiento mediante campos electrostáticos o magnéticos. Otros modifican la forma en que el material reacciona químicamente.
Los detalles de la tecnología específica de GLE están clasificados, y los directivos de la empresa declinaron revelar cómo funciona el proceso.
Ha habido interés en el uso de láseres para el enriquecimiento de uranio desde hace décadas, afirma Charles Forsberg, investigador principal en ciencia e ingeniería nuclear del MIT.
Sin embargo, en sus inicios, los láseres solían ser de alto mantenimiento, inestables y difíciles de operar. Han mejorado drásticamente, convirtiendo el enriquecimiento láser en una perspectiva más atractiva de lo que lo era durante la investigación inicial.
Más incluso que las mejoras tecnológicas, un reciente cambio geopolítico podría impulsar las nuevas tecnologías de enriquecimiento. Rusia posee el ecosistema de enriquecimiento de uranio más grande del mundo y el país ha dominado históricamente el mercado. «Nadie en Occidente iba a construir una nueva planta de enriquecimiento mientras los rusos inundaban el mundo con uranio enriquecido», afirma Forsberg.
Sin embargo, desde el inicio de la guerra de Ucrania, países como Estados Unidos y el Reino Unido han tomado medidas para limitar o prohibir las importaciones de uranio ruso. Esto ha abierto la puerta a que las empresas pongan en marcha nuevas operaciones de enriquecimiento, incluidas algunas que utilizan nuevas tecnologías, según Forsberg.
La demanda de combustible nuclear está aumentando a medida que los países buscan más allá de Rusia para su suministro de uranio. «La brecha no hace más que crecer, y esta tecnología se encuentra justo en el centro», afirma Christo Liebenberg, presidente de LIS Technologies, una de las empresas que aspiran a construir capacidad de enriquecimiento láser en EE. UU.
LIS Technologies fue fundada en 2023, y la compañía recientemente compró un terreno de 200 acres en Oak Ridge, Tennessee. Actualmente se encuentra en el proceso de pre-solicitud ante la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. para su instalación. La empresa planea recibir uranio de grado natural y fabricar un producto con aproximadamente un 5% de U-235, aunque espera producir eventualmente material más concentrado que pueda usarse como combustible para reactores de próxima generación.
GLE está adoptando un enfoque diferente: en lugar de utilizar su tecnología para enriquecer material recién extraído hasta la concentración del 5% que puede ser utilizada en combustibles, espera empezar por rehabilitar residuos antiguos.
La compañía tiene un contrato con el Departamento de Energía de EE. UU. para reprocesar material residual en la planta de enriquecimiento de Paducah. La instalación podría enriquecer hasta 200.000 toneladas métricas de material que contiene pequeñas cantidades de uranio restante de un proceso de enriquecimiento anterior.
GLE está tomando el material que tiene al menos un 0,25% de U-235 y enriqueciéndolo hasta aproximadamente un 0,7%. Ese material puede ser procesado posteriormente e incorporado a la cadena de suministro de uranio en lugar de material recién extraído. "Es algo así como una gran mina de uranio a cielo abierto para nosotros", afirma Nima Ashkeboussi, vicepresidente de relaciones gube amentales y comunicaciones de GLE.
Si bien cada una de sus unidades es más compleja y costosa que una centrífuga, se necesitan muchísimas menos para realizar el mismo trabajo. Una planta de centrifugación similar tendría miles de centrífugas operando juntas, pero una planta a gran escala que utilice el proceso de enriquecimiento láser de GLE tendría menos de mil de sus unidades, afirma Stephen Long, CEO de la compañía. La inversión inicial debería ser menor, y también se espera que los costes operativos sean más bajos, en parte porque el proceso utiliza menos energía que las centrífugas, según Long.
GLE cuenta con una instalación de pruebas en Wilmington, Carolina del Norte. En otoño de 2025, la compañía completó un piloto de demostración, procesando varios cientos de kilogramos de uranio. Desmanteló ese sistema y actualmente está montando una nueva demostración en la planta de Carolina del Norte, que mostraría cómo funciona la tecnología a escala comercial.
La empresa también solicitó una licencia ante la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. para su instalación propuesta en Paducah. La evaluación final de seguridad debería estar terminada en noviembre, y la aprobación final debería llegar en 2027, según Long. El plan es empezar a procesar material en la planta para 2030.
A largo plazo, hay abundante uranio en el planeta para mantener los reactores funcionando durante décadas. Pero a medida que crece el interés en la energía nuclear y la geopolítica del combustible cambia, podría haber brechas a corto plazo o picos de precios que fuentes alte ativas podrían ayudar a suavizar.
Las plantas de enriquecimiento láser podrían resultar más baratas que las tecnologías existentes, dice Stephen Greene, investigador sénior en la Nuclear Innovation Alliance. Pero como ocurre con la mayoría de las nuevas tecnologías, “no lo sabes realmente hasta que intentas construir una.”