ENERGÍA NUCLEAR | Detalles técnicos, capacidad y funcionamiento

La energía nuclear se obtiene de las interacciones nucleares. Los enlaces encontrados dentro del núcleo de los átomos originan una serie de reacciones, ya sea espontáneamente o de forma inducida por el humano.

Esta clase de energía es muy eficiente y permite obtener niveles de potencia casi incalculables. En contrapartida es no renovable y además conlleva muchos riesgos que deben conocerse.

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Qué es la energía nuclear?

Al hablar de energía nuclear o atómica, se hace referencia a la energía producida dentro de los átomos, especialmente en el núcleo del mismo. El átomo es la expresión más pequeña de la materia. Dentro de todos los átomos hay un núcleo que contiene protones y neutrones en su interior. Ambos componentes están unidos dentro del núcleo, la energía que mantiene este enlace es la energía nuclear. El Uranio y el Plutonio son los elementos que más se usan como fuente de energía nuclear.

Como funciona la energía nuclear?

Para aprovechar la energía nuclear es necesario primero liberar dicha energía que se encuentra atrapada dentro del núcleo atómico. La energía nuclear se puede liberar de dos formas: Por fusión o por fisión. Con ambos procesos hay una disminución de la masa atómica, pero esta no se pierde sino que se convierte en energía calorífica.

La energía obtenida por medio de los procesos de fusión y fisión es mucho mayor que la desarrollada por cualquier otro proceso. Con una cantidad de masa pequeña se puede obtener mucha energía. Por ejemplo, de un kilogramo de uranio se obtiene la energía equivalente a la que producen 200 toneladas de carbón.

Fisión Nuclear

La fisión nuclear consiste en la división del núcleo atómico debido al impacto ocasionado por un neutrón. El núcleo almacena una cantidad de energía enorme, gracias a esta tanto neutrones como protones están unidos. Al ocurrir la fisión, la energía se libera y se trasforma en radiaciones y calor. Las radiaciones nucleares son perjudiciales para los seres vivos. En la división nuclear el átomo se divide en partículas de menor tamaño, pero no menor a la mitad de la masa original.

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La división nuclear desprende neutrones que al mismo tiempo chocan con los núcleos de otros átomos para fisionarlos, creando una reacción en cadena que produce calor. El calor sube y alimenta unas turbinas formadas por palas, las cuales giran a cierta velocidad al punto de producir energía que sustenta a un generador. Este generador distribuye la energía para el consumo.

Fusión Nuclear

En el caso de la fusión nuclear, el átomo no se divide sino que se une con otro para formar una partícula más pesada. Para que esto se logre se requiere que la temperatura sea muy elevada para que pueda vencer la repulsión electroestática.

Suelen emplearse átomos ligeros para obtener fusión nuclear, como es el caso de los átomos de hidrógeno y sus respectivos isótopos. La fusión nuclear aún se encuentra en período de estudio.

Características de la energía nuclear

  • Es una energía de calidad y con mucha potencia.
  • Su obtención genera desechos radiactivos difíciles de degradar y muy dañinos.
  • Es no renovable.
  • Debe ocurrir fusión o fisión nuclear para que se produzca.
  • Los elementos que más se utilizan con este propósito son el Uranio y el Plutonio.

Para qué sirve la energía nuclear?

  • El primer uso que se le da a la energía nuclear es para proporcionar energía eléctrica.
  • En el área de la salud es utilizada para diagnosticar o incluso tratar ciertas patologías. Por ejemplo es útil en ecografías, radiología, tomografía axial computarizada, resonancia nuclear magnética y en el análisis de tumores cancerígenos.
  • En lo que respecta a la agricultura y alimentación, se utiliza para el control de plagas, conservación de alimentos y mutaciones.
  • Además ha contribuido en lo que respecta a las áreas de investigación, instrumentación, etc.
Resonancia nuclear magnética.

Requisitos para implementar la energía nuclear

Para poder obtener energía a partir de las reacciones nucleares, se requiere de una central nuclear. Estas centrales son instalaciones que empelan reactores para producir electricidad. Estos dispositivos están especialmente diseñados para producir reacciones nucleares de forma controlada.

La materia prima que usan las centrales nucleares son elementos fisionables, es decir, aquellos que pueden sufrir fisión y generar calor. Este calor se emplea en un ciclo termodinámico para movilizar un alternador y generar energía eléctrica. Aunque la energ{ia nuclear no produce gases contaminantes, sí causa residuos radiactivos peligrosos.

Reactor Nuclear

El elemento fisible se coloca dentro de unos tubos que miden unos cinco metros de largo y tiene un centímetro de diámetro. Estos se conocen como reactores nucleares y se pueden considerar el elemento base de la energía nuclear. Los tubos se fabrican en acero inoxidable o en una aleación de circonio.

La fisión ocurre en el núcleo debido a una fuente rica de neutrones que está inmersa en agua ligera, en agua pesada o en grafito. Esta fuente se conoce como moderador y es la que reduce la velocidad en los neutrones, lo que asegura el impacto en los núcleos controladamente.

Unas barras de control se encargan de regular la actividad producida dentro del núcleo. La manera de hacerlo es colocando menos o más barras móviles en el núcleo. Las barras regulan el número de fisiones que se deben producir y así dar más o menos potencia al reactor. En caso de que se quiera detener por completo la reacción en cadena, se introducen las barras en su totalidad dentro del núcleo. Para que aumente de nuevo la reacción, solo se deben extraer las barras.

Reactor nuclear.

Ventajas de la energía nuclear

  • Produce una cantidad enorme de energía eléctrica. Esto implica que más personas puedan tener acceso a la electricidad. Además se produce electricidad durante la totalidad del año, haciendo que los precios sean menos fluctuantes.
  • No se generan gases que producen el efecto invernadero. Desde el momento en que se obtiene la energía, en las centrales no hay producción de gases como el N2O o el CO2. El humo que sale de las chimeneas no se trata de humo con gases. En realidad es vapor de agua, porque se emplea agua en el proceso de fisión nuclear y esta se evapora, por lo que las chimeneas no contaminan.
  • Se depende menos de los hidrocarburos como combustible, por ejemplo el petróleo. Como la cantidad de electricidad que produce la energía nuclear es muy grande, esto hace que disminuya el uso de combustibles fósiles para la obtención de electricidad.
  • Tiene menos efecto nocivo en el ambiente. La energía producto de la fisión nuclear provoca menos daños al medio ambiente.

Desventajas energía nuclear

  • No es fácil deshacerse de los desechos nucleares y de la radiactividad que presentan, constituyen un peligro constante. Los metales pesados son otros contaminantes que pueden afectar a los seres vivos.
  • Los accidentes aumentan con la presencia de plantas nucleares. Si no se construyen adecuadamente o no se les hace el mantenimiento obligatorio, las fugas radiactivas tienen un efecto nocivo para el ambiente.
  • El agua que está cerca de donde se construye la central nuclear puede contaminarse. Para que la planta funcione correctamente debe construirse cerca de una masa de agua, con el fin de usarla para el enfriamiento. El líquido corre el riesgo de contaminarse y causar daño a los seres vivos que lo consuman.
  • El costo de renovación de las plantas nucleares es elevado. Estas centrales son desechables, tienen fecha de caducidad. Es necesario renovarlas y la inversión es considerablemente alta.
  • El uranio es un elemento limitado. Se estima que durara únicamente 50 años. Además es muy inestable, requiere de muchos cuidados para minarlo, transportarlo y almacenarlo.

Capacidad de producción de la energía nuclear

El OIEA (Organismo Internacional de Energía Atómica) emitió un informe anual. En este informe se estima que la capacidad de producción de energía eléctrica proveniente de las reacciones nucleares se incrementará hasta el 2030 entre un 1,9% y un 56%. En un escenario de poco crecimiento, la potencia instalada va a pasar de 382,9GW pertenecientes a finales de 2015 a 390,2 GW. Alcanzará 598,2 GW en caso de un escenario de crecimiento alto.

La energía nuclear aporta el 14% de la energía eléctrica que se genera en el mundo, a través de 443 reactores activos en una treintena de países, según los datos de la Asociación Nuclear Mundial.