Tesis

El Mo-99 es el isótopo más utilizado en medicina nuclear, utilizado en más de 30 millones de diagnósticos médicos por año en todo el mundo. El proceso para la producción de Mo-99 a partir de la fisión del U-235 normalmente implica la irradiación de combustibles de placas dispersas de UAl_x en un reactor de investigación, la disolución posterior de la placa combustible, la separación selectiva del Mo-99 de todos los demás productos de fisión, y posiblemente, también la recuperación del U-235 para su futura reutilización. En comparación con la cantidad de producto recuperado, se genera abundante residuos radiactivos durante el proceso de Mo-99. Sería extremadamente ventajoso idear un nuevo proceso que genere poco o nada de residuos. Este trabajo consiste en una nueva estrategia para la producción de Mo-99 por fisión que consiste en la sustitución de las placas dispersas que se utilizan en el proceso tradicional por partículas de combustible de matrices inertes o activas que no necesitan ser disueltas. Se han obtenido microesferas jerárquicamente porosas con fases de carbono puro-oxicarbonitruro de zirconio con contenidos de oxicarbonitruro de Zr entre 0 y 98 % aproximadamente, con porosidades que van desde 0 a 160 m²/g y tamaños cristalinos en el rango de 10 a 60 nm. Las esferas de oxicarbonitruro de Zr se generaron mediante la reducción carbotérmica de los composites de zirconio y poliacrilonitrilo preparados a través de dos rutas diferentes, incluyendo la infiltración del precursor de zirconio en esferas generadas de poliacrilonitrilo (PAN) y adsorción de Zr por intercambio iónico del PAN con modificación superficial. Se estudiaron las propiedades superficiales de estos materiales porosos, tales que pueden ser cargados fácilmente con uranio, o para el caso, con cualquier otro de los actínidos. En este trabajo se explora la posibilidad de extraer selectivamente el Mo-99 de las esferas irradiadas por métodos en solución o en fase gaseosa y luego recuperar fácilmente el uranio. Las esferas que contienen los demás productos de fisión pueden oxidarse con aire para generar ZrO₂ el cual puede actuar como material huésped estable ya sea solo o como parte de una matriz cerámica de múltiples fases o posiblemente como un “host” para transmutar actínidos. Conceptualmente esta estrategia de producción de Mo-99 podría ser aplicable al reciclado de los actínidos en el contexto de los ciclos avanzados de combustibles.

Palabras clave: oxicarbonitruro de zirconio, porosidad jerárquica, poliacrilonitrilo, producción de Mo-99 por fisión, transmutación, actínido menor.