La investigación, enmarcada en la tesis doctoral de Gema Raposo, se centra en una de las formas catiónicas del uranio en disolución. El artículo, ha sido seleccionado por el comité editorial como portada de la revista Inorganic Chemistry y distinguido como feature article (artículo destacado), asignación que reciben alrededor de una docena de los aproximadamente 2.500 artículos publicados en un año.
El trabajo muestra especialmente la capacidad predictiva de las propiedades estructurales y espectroscópicas del uranio en disoluciones acuosas de distinta acidez. Para ello se ha realizado una novedosa integración de mecánica cuántica relativista con dinámica molecular que ha permitido simular con precisión efectos del medio, obteniéndose una excelente concordancia con las observaciones experimentales. Hay que señalar que las simulaciones de espectros EXAFS, XANES y ultravioleta-visible de estas disoluciones de uranio requieren el uso de superordenadores de tamaño medio, mientras que la obtención de esta información experimental implica uso de grandes instalaciones como fuentes de radiación sincrotrón y laboratorios químicos altamente especializados en el manejo de material radioactivo.
Simulaciones que predicen el futuro
El destino de la tecnología nuclear esta unido, entre otros factores, a la capacidad de reprocesamiento del combustible nuclear. Este proceso es de gran importancia porque permite la reducción de la alta actividad radioactiva del material de desecho, así como la reutilización de combustible regenerado. Uno de los procedimientos más utilizados es el proceso PUREX (Plutonium Uranium Reduction Extraction) que involucra una disolución altamente ácida del material radioactivo de desecho.
Conocer el comportamiento del uranio y el plutonio en sus distintas formas en disolución es crucial para comprender el mecanismo global y así diseñar estrategias óptimas. Estos procesos puramente experimentales fueron diseñados al final de los años 40 del pasado siglo, consecuencia del desarrollo de la energía atómica. Cincuenta años después comenzaron a aparecer estudios teóricos que empezaron a aportar claves a escala molecular sobre la fisicoquímica de los procesos de separación.
En la comprensión del comportamiento de las sustancias radioactivas los estudios teóricos son de gran interés ya que ofrecen una alternativa no contaminante y económica a los complejos y costosísimos equipamientos experimentales que implica trabajar con material radioactivo. Por esta razón, en la última década se ha asistido a un gran avance en las técnicas de modelización molecular tanto cuánticas como estadísticas de estos sistemas.
