Energía Nuclear
Definición:
Operación de fusión nuclear
Dos núcleos de átomos ligeros, generalmente isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio), están sujetos a altas temperaturas, fusionándose en un núcleo más denso y pesado, generalmente helio. Esta reacción genera una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma que se suman a la energía cinética de los neutrones que se emiten.
El deuterio es un isótopo estable, formado por un protón y un neutrón. El contenido energético del deuterio es muy alto, por lo que la energía contenida en un litro de agua de mar equivale a tener 250 litros de petróleo. El tritio es un isótopo inestable, formado por un protón y dos neutrones en rápida descomposición. Aunque el tritio es escaso en la naturaleza, se puede generar a partir del litio, abundante en la corteza terrestre y en el agua de mar.
Para que esta reacción ocurra, se requiere lo siguiente:
- Temperaturas muy altas.
- Grandes cantidades de agua para evacuar las altas temperaturas generadas en la reacción.
- Mantener un número suficiente de núcleos para obtener energía suficiente para calentar y retener el gas.
- Mantenga los núcleos juntos ya que tienden a repelerse entre sí.
- Las soluciones encontradas hasta ahora para lograr esta reacción son:
- Acelerar los núcleos en un acelerador de partículas que requiere mucha energía.
- Confinamiento inercial con láser.
- Confinamiento magnético por agitación térmica con el problema de las altas temperaturas alcanzadas.
Avances tecnológicos
Lockheed Martín, una empresa aeroespacial de los Estados Unidos, afirma, pero sin proporcionar datos concretos, haber hecho un gran avance en el campo de la fusión nuclear, que consiste en cómo contener la cantidad de calor generado en la reacción, que puede llegar a cientos de personas. Millones de grados. Confirman que en menos de 10 años podrían estar funcionando pequeños reactores de energía de fusión, capaces de abastecer a pequeñas ciudades. Esta compañía también argumenta que «la energía térmica generada por este reactor de fusión compacto hará funcionar los generadores de turbina, sustituyendo las cámaras de combustión por simples intercambiadores de calor, mientras que las turbinas generarán electricidad o energía».
Un caso más tangible es el proyecto ITER (International Thermo-nuclear Experimental Reactor), que está construyendo su planta de demostración en Cadarache, en el sur de Francia. Se trata de un proyecto de investigación en el que participan la Unión Europea, Canadá, Estados Unidos, Japón y Rusia para determinar la viabilidad técnica y económica de la fusión nuclear por confinamiento magnético para la generación de energía.
¿Dónde aparece el uranio, que se ocupa de la energía nuclear?
Hasta ahora hemos hablado de los átomos y ellos forman la materia; bueno, el uranio es este tema, es decir, los átomos que se descomponen liberando energía son el uranio. Los residuos radiactivos pueden ser de baja actividad (no generan calor y su período de semidesintegración es inferior a 30 años) y de alta actividad (contienen radionucleidos emisores alfa y no han disminuido su actividad en el medio hasta más de 30 años).
¿De dónde viene la energía nuclear?
Tenemos que referirnos a Einstein y su famosa ecuación E = mc2 (energía igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado). Simplificando el proceso y haciéndolo más comprensible, podríamos decir que la clave es la desintegración de los átomos. Un átomo está compuesto por un núcleo central con protones (con energía positiva) y neutrones (sin carga) conectados, alrededor del cual orbitan los electrones (con energía negativa).
Pues bien, la desintegración de un átomo se logra liberando la energía de su núcleo y pesado que es posible literalmente bombardear con neutrones, por lo que se descompone en dos núcleos ligeros y el llamado proceso de fisión genera energía. En la fisión se emiten dos o tres neutrones que pueden seguir interactuando con otros núcleos reproduciendo el mismo proceso. Es lo que comúnmente se conoce como «reacción en cadena». Explicado de esta manera, uno puede pensar en una reacción en cadena incontrolable y por lo tanto peligrosa. El núcleo de la cuestión y el principio básico de un reactor nuclear reside en el control de que sólo uno de los neutrones liberados produce una fisión posterior. Si no continúan los neutrones, la reacción se pierde, y si hay más de dos, se pierde el control y se produce la explosión nuclear.
¿Qué es la fusión nuclear?
Es más bien un proceso en el que también se libera una gran cantidad de energía, pero que, a diferencia del anterior, en lugar de separar núcleos pesados, lo que ocurre es que dos núcleos ligeros (que conducen a uno pesado). Es un proceso mucho más complejo que la fisión y no se utiliza en las centrales nucleares. De hecho, se está estudiando su viabilidad en términos de seguridad, cantidad y costes en el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Si la investigación prospera, puede convertirse en una fuente de energía no contaminante.
Y la electricidad, ¿cómo se produce entonces?
La energía liberada por el uranio produce calor con el que se hierve el agua de las vasijas de los reactores. A continuación, se genera vapor que mueve las turbinas y, tras pasar por un alternador. La energía nuclear se ha convertido en una de las fuentes de producción de electricidad que genera mayor controversia y rechazo público. Sin embargo, sus defensores, incluyendo organizaciones líderes y algunos ambientalistas, argumentan que es una alternativa segura, limpia y barata.
Ventajas de la energía nuclear
Asegura el suministro eléctrico:
La energía nuclear es la fuente de energía que funciona más horas al año. Están disponibles las 24 horas del día, los 365 días del año, garantizando así el suministro de electricidad. Otras fuentes de energía, como la eólica o la solar, carecen de seguridad de suministro cuando están expuestas a las condiciones meteorológicas.
Es una energía limpia y no genera CO2:
La energía nuclear no emite gases ni partículas contaminantes a la atmósfera, una ventaja clave para contener el cambio climático. No utiliza combustibles fósiles, por lo que no emite dióxido de carbono (CO2), el principal gas de efecto invernadero. Un tercio de la energía generada en Europa proviene de la energía atómica, que evita la emisión de 700 millones de toneladas de CO2, además de generar los escapes de 200 millones de vehículos y otros contaminantes generados por la quema de combustibles. Fósiles
Es una de las fuentes más baratas de producción de electricidad:
Según el Foro Nuclear Español, 32,3 kilogramos de uranio tienen una energía equivalente a 100.000 toneladas de carbón. El peso de la materia prima de uranio es pequeño en relación con el coste total de producción de electricidad y su precio es estable, obteniendo el kilovatio-hora (kWh) a costes razonables.
Las descargas de centrales nucleares en el extranjero son mínimas:
La mayoría de ellos son expulsados en forma gaseosa de la chimenea de la planta (aire con muy poca radiactividad), y en forma líquida a través del canal de descarga. Debido a su baja potencia contaminante, las centrales nucleares reducen la lluvia ácida y la acumulación de residuos tóxicos en el medio ambiente.
Generan empleo:
Las centrales nucleares, al igual que otras instalaciones eléctricas, generan empleo y riqueza en su área de influencia. Se estima que 500 personas trabajan en cada reactor. En total, el sector nuclear español emplea a unas 30.000 personas en posiciones directas e indirectas.
¿Qué es el combustible nuclear?
Nos referimos al combustible nuclear para el material que se utiliza para generar reacciones nucleares. Como ya hemos dicho, los reactores nucleares generan reacciones de fisión nuclear. Así que, para este tipo de reacción, se necesita un material, un átomo, que es muy inestable; que es tan inestable que, al chocar con un solo neutrón, se descompone.
La gran mayoría de los reactores nucleares utilizan uranio enriquecido como combustible nuclear. El uranio es un elemento muy inestable que ocurre naturalmente. Aunque es inestable, pasa por un proceso de enriquecimiento que lo hace aún más inestable y, por tanto, más eficiente para las centrales nucleares. Que siguiendo un determinado proceso se enriquece para hacerlo más inestable.
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