Combustibles nucleares | Cuáles son, formación y usos

Se denominan combustibles nucleares a todos los materiales que se han adaptado para usarse en la producción de energía nuclear.

Se puede mencionar al material propiamente (ya sea para fusión o fisión) como a los manojos de combustible nuclear ya producidos que, de forma sólida, comparta y químicamente inerte, pueden ser utilizados posteriormente en función de las necesidades.

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Qué son los combustibles nucleares?

El combustible nuclear se refiere a un material que por medio de fisión o fusión de núcleos pueden producir o liberar energía, siendo la forma de obtención de energía a partir de la división o por el choque de los núcleos de un átomo.

Esta clase de combustible debe estar compuesto por elementos fisibles, es decir que el núcleo del elemento debe ser capaz de reaccionar con neutrones libres de cualquier clase de energía experimentando fisión; el elemento fisible más usado en el combustible nuclear es el uranio.

El uranio permite generar reacciones controladas en cadena dentro de los reactores nucleares que están en las centrales. El isótopo que más se emplea en la fisión nuclear es el Uranio 235. El plutonio es otro de los metales radiactivos usados como combustible nuclear. Tanto el uranio como el plutonio reaccionan por medio de fisión o fusión nuclear, liberando energía térmica.

La energía nuclear ha ganado aceptación en los últimos años y sus aplicaciones son diversas; al ser en un ambiente controlado es medianamente limpia (en comparación a otras) pero de haber fallas o accidentes nucleares, el desastre es muy elevado.

Cómo se forman los combustibles nucleares?

El uranio es un elemento que se encuentra en la naturaleza. Se forma por tres isótopos diferentes: 238U, 235U y 234U.

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Para usar el uranio en los reactores nucleares se debe llevar a cabo una serie de procesos físicos y químicos. De esta forma el elemento pasa desde su forma natural (mineral) a los pellets de óxido cerámico que se colocan en el núcleo del reactor.

Primero, el uranio es extraído de la tierra, se tritura y se somete a procesamiento. Por lo general, se disuelve con ácido sulfúrico y se obtiene una torta amarilla llamada “yellowcake”, en inglés. Después se convierte el uranio en UF6 para su posterior enriquecimiento en isótopo 235, antes de volver a convertirlo en oxido de uranio.

Yellowcake de Uranio.

Generación de energía por combustibles nucleares

Para aprovechar la energía nuclear, se obtiene energía de las uniones nucleares del átomo, en forma de calor. La producción de energía a partir de combustibles nucleares requiere que ocurra fisión o fusión nuclear.

La fisión consiste en la desintegración radioactiva en la que el núcleo de un átomo se divide en núcleos más pequeños o ligeros. La fisión produce fotones y neutrones libres, liberando grandes cantidades de energía.

Por otro lado, la fusión es una reacción donde dos núcleos o más de un átomo chocan a velocidades muy rápidas, se une y forman un nuevo núcleo atómico.

Las centrales nucleares se encargan de obtener la energía desprendida por estas reacciones nucleares. Entre los elementos que conforman estas instalaciones se encuentra un reactor nuclear, que es el componente donde ocurren las reacciones. La energía calorífica acciona unas turbinas y estas últimas generan la electricidad.

Las centrales de potencia que se han instalado actualmente usan fisión nuclear, la fusión se encuentra aún en periodo experimental.

Tipos de combustibles nucleares

La clasificación de los combustibles nucleares está dada por la clase de reactor, si es de fisión o de fusión.

COMBUSTIBLES EN REACTORES DE FISIÓN:

Pueden ser líquidos, metálicos, cerámicos o a base de óxidos (como los óxidos mixtos o el dióxido de uranio). Otras formas de combustibles incluyen el dióxido de uranio en polvo, el combustible PWR (reactor de agua presurizada), el BWR (reactor de agua en ebullición) y el CANDU.

COMBUSTIBLES EN REACTORES DE FUSIÓN:

Están el deuterio y el tritio. Suelen dividirse en combustibles de primera, segunda y tercera generación. El primer grupo son los de más fácil fundición porque tiene cargas bajas en los núcleos, aquí están incluidos el tritio y el deuterio.

Los elementos de la segunda generación generan menos neutrones y necesitan temperaturas de confinamiento. Los de la tercera generación producen únicamente en las reacciones primarias partículas cargadas.

Para qué sirven los combustibles nucleares?

La tecnología nuclear es el nombre que lleva el conjunto de técnicas que emplea reacciones entre núcleos atómicos.

Bomba nuclear – Arma de destrucción masiva.
  • GENERAR ENERGÍA
      • Los reactores son la clase de tecnología más empleada, porque controlan las reacciones en las plantas nucleares. En estos el calor generado en la fisión se transmite a un fluido de trabajo, que pasa a su vez hacia unas turbinas para que se movilicen los generadores eléctricos.
  • MEDICINA e INVESTIGACIÓN
      • Por otro lado, los rayos gama y rayos X son otra clase de tecnología aplicada en diferentes ámbitos y con diversos fines. El campo médico se ha visto beneficiado con esta tecnología, para el diagnóstico y el tratamiento de ciertas patologías que requieren radiación.
  • MILITAR
      • Armas nucleares, aparatos que liberan enormes cantidades de energía tomando como base cantidades pequeñas de materia. Desafortunadamente, estas armas tiene devastadores efectos y algunas se han concebido como armas de destrucción masiva.

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