Energía Nuclear

Jose Javier Valdivia
Energía Nuclear

La energía nuclear es una forma de energía que se libera del núcleo, la parte central de los átomos formada por protones y neutrones. La fuente de esta energía puede ser dos procesos físicos: la fisión, cuando los núcleos de los átomos se rompen en varias partes, y la fusión, cuando los núcleos se fusionan.

Definición

La energía nuclear es la energía liberada como resultado de la reestructuración interna de los núcleos atómicos. Esta energía se puede obtener en reacciones nucleares o desintegración radiactiva de núcleos.

Las principales fuentes de energía nuclear son las reacciones de fisión de núcleos pesados ​​y la síntesis (combinación) de núcleos ligeros. Este último proceso también se llama reacciones termonucleares.

La energía nuclear  es un campo relativamente nuevo de producción de energía que utiliza combustible nuclear. Las reservas de combustible nuclear en el mundo, teniendo en cuenta su producción ampliada, son bastante grandes.

¿Cómo se produce?

La energía nuclear utilizada en todo el mundo para generar electricidad en la actualidad se genera mediante fisión nuclear, mientras que la tecnología de generación de electricidad basada en la fusión aún se encuentra en la fase de investigación y desarrollo experimental.

La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños, liberando energía.

¿Cómo funciona?

El núcleo de un átomo de uranio-235, cuando entra un neutrón en él, se divide en un núcleo de bario y un núcleo de criptón y dos o tres neutrones más.

Estos neutrones adicionales chocan con otros núcleos de uranio-235 cercanos, que también se fisionan y producen neutrones adicionales con un efecto multiplicador, lo que resulta en una reacción en cadena en una fracción de segundo.

Cada vez que tal reacción va acompañada de la liberación de energía en forma de calor y radiación. Así como el calor de los combustibles fósiles como el carbón, el gas y el petróleo se utiliza para generar electricidad, en una planta de energía nuclear esta energía térmica se puede convertir en electricidad.

¿Qué es una central nuclear?

Una planta de energía nuclear es una instalación nuclear que utiliza reactores para la producción de energía eléctrica y en algunos casos energía térmica; contiene un conjunto de instalaciones y equipos necesarios para tal fin.

¿Cómo funciona?

Las aguas residuales, los gases y los aerosoles se someten a un tratamiento especial y se garantiza la eliminación fiable de los residuos radiactivos.

Durante el funcionamiento de las centrales nucleares, se excluye la contaminación de la cuenca del aire con compuestos de azufre y diversos productos de combustión, que se emiten en grandes cantidades desde las chimeneas de las centrales eléctricas que funcionan con combustibles fósiles.

En el reactor de una planta de energía nuclear, con la ayuda del equipo apropiado, se localiza y controla una reacción nuclear en cadena, la mayoría de las veces utilizando combustible a base de uranio-235, cuya fisión produce calor.

Este calor se utiliza para calentar el refrigerante del reactor, generalmente agua, para producir vapor. Luego, el vapor se envía a las turbinas, lo que hace que giren y activen un generador eléctrico, lo que permite la generación de electricidad sin carbono.

Las plantas de energía nuclear se pueden construir en casi cualquier lugar porque no requieren mucho combustible para funcionar. Estas centrales no necesitan consumir oxígeno de la atmósfera y prácticamente no contaminan el medio ambiente con sustancias tóxicas.

Tipos

La energía nuclear se conoce en dos tipos distintos llamados fisión y fusión nuclear que liberan una enorme cantidad de energía, pero solo una de  ellas se utiliza actualmente.

Fisión nuclear

Es el impacto de un neutrón sobre un núcleo frágil y pesado como el uranio 235. Cuando se rompe en dos (fisión), se emiten unos pocos neutrones en estado libre. Basta con diseñar una configuración tal que parte de estos neutrones induzcan nuevas fisiones, y así sucesivamente, en una reacción en cadena autosostenida.

Este es el principio físico que se utiliza en el parque actual de reactores nucleares.

Fusión nuclear

Para la fusión no se ha inventado hoy nada más sencillo que llevar los núcleos ligeros a temperaturas superiores a los cien millones de grados para que entren en contacto y que el “pegamento” nuclear los una.

Todas las dificultades tecnológicas que los expertos deberán superar para una explotación industrial de la fusión provienen de esta temperatura gigantesca. La reacción prevista es la fusión de dos isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, para formar un núcleo de helio.

Este es un concepto estudiado desde la década de 1950, pero ningún reactor utiliza esta tecnología todavía.

Usos

La generación de energía nuclear se utiliza principalmente para aplicaciones en varias áreas importantes, que incluyen:

  • Producción de electricidad: las centrales nucleares son la forma más ecológica de producir electricidad a escala industrial y producen electricidad de manera confiable las 24 horas del día, independientemente de las condiciones climáticas.
  • Propulsión naval de flotas militares y civiles.
  • Propulsión espacial (prevista pero aún no posible).
  • Bombas atómicas.

Reactores nucleares

En el mundo actual existen más de 440 reactores nucleares, en diferentes países. Su potencia total es de 390.220MW, distribuida de la siguiente manera:

  • Estados Unidos (24,9%).
  • Francia (16%).
  • China (11,7%).
  • Japón (8,1%).
  • Rusia (7,3%).
  • Corea del Sur (5,9%).

Ventajas

  • Generación de energía: generación básica para una red eléctrica estable.
  • Aire y atmósfera limpios: la energía nuclear No emite CO2, sino vapor de agua. No contamina la atmósfera y no produce gases de efecto invernadero.
  • Mínimo impacto ambiental: la industria nuclear dispone de todas las tecnologías necesarias para la gestión segura y eficiente de los residuos radiactivos.
  • Desarrollo: de la ciencia, la economía y el crecimiento de otras industrias.
  • Reciclaje: el material fisible (uranio-235) no se quema por completo en el combustible nuclear y se puede volver a utilizar después de la regeneración, a diferencia de las cenizas y escorias de combustibles fósiles.
  • Es económico de producir y se puede producir en grandes cantidades.
  • Vida útil: las instalaciones necesarias para su producción tienen una vida útil bastante larga, en torno a los 40 años.

Desventajas

  • Gestión de los residuos nucleares todavía radiactivos, nocivos para la salud.
  • Fuente de energía no renovable: el uranio se pierde irremediablemente durante el procesamiento.

  • Costos de instalación, mantenimiento y desmantelamiento cuando las plantas de energía nuclear se vuelven demasiado viejas y altos costos de construcción.

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