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Energía nuclear

Energía nuclear

La energía nuclear es aquella energía que se consigue precisamente de reacciones nucleares. Esto quiere decir que se obtiene a partir de reacciones de partículas y núcleos atómicos. Las mismas pueden producirse de manera espontánea o bien pueden ser generadas por el hombre. Si bien podemos afirmar que se trata de un tipo de energía muy eficiente, no es la más limpia ni la más recomendable, en especial para el ambiente.

En lo que sigue vamos a contarles todo lo que hay que saber acerca de la energía nuclear, y en especial vamos a poner foco en las ventajas y desventajas de la misma

¿Qué es la Energía Nuclear?

Cuando hablamos de energía nuclear, como ya dijimos estamos haciendo referencia a la energía que se genera en el núcleo de un átomo. Un átomo es la partícula más pequeña en que se divide la materia, y dentro de los mismos encontramos un núcleo. Dentro del núcleo podemos ver dos tipos de partículas, por un lado los neutrones, y por el otro los protones. Los dos se mantienen juntos dentro del núcleo y lo que hace esto posible es la energía nuclear.

Energía nuclear

Este tipo de energía se libera por medio de un proceso en el cual los átomos de uranio son desintegrados. Durante la desintegración se genera calor, con el cual se hierve el agua que se encuentra en los reactores nucleares. Cuando el agua hierve, el vapor liberado mueve una serie de turbinas que se encuentran dentro de los reactores, y de esta manera se genera la electricidad.

¿Cómo funciona una central nuclear?

Hoy en día el principal uso que se le da a la energía nuclear es la generación de energía eléctrica. Esto se consigue por medio de las centrales nucleares.

La mayoría de estas centrales emplean la fisión nuclear como proceso principal. Esto es así porque la fusión nuclear es en cierto punto inviable porque se encuentra en desarrollo.

Para analizar el funcionamiento de una de estas centrales, podemos asemejarlo al funcionamiento de una central térmica que funcione a base de carbón o cualquier otro combustible fósil. Pero en el caso de una central nuclear, el proceso por el cual el calor que hace que el agua se transforme en vapor es diferente. El mismo se consigue a partir de reacciones de fisión nuclear de los átomos del combustible nuclear.

Las centrales nucleares tienen además una gran variedad de tipos de reactores nucleares. Pero todos ellos tienen un objetivo en común, y es emplear el calor de las reacciones de fisión nuclear para generar vapor y de esta manera poner en funcionamiento las turbinas. En última instancia son las turbinas las encargadas de generar la electricidad.

Energía nuclear

Fisión vs fusión nuclear

Para obtener energía por medio de la manipulación de los átomos se puede recurrir a dos procedimientos diferentes. Por un lado podemos mencionar a la fusión nuclear, que funciona uniendo los núcleos de átomos distintos. Pero también tenemos la fisión nuclear, que parte de un núcleo de un átomo en particular.

Fisión nuclear

La fisión nuclear es la división del núcleo de un átomo. El mismo se separa en varios fragmentos con una masa casi idéntica a la mitad de la masa que los generó, mas dos o tres neutrones.

Si sumamos las masas de estos fragmentos, vamos a obtener una masa menor a la original. Esa masa que “falta” es la que se convierte en energía.

La fisión nuclear puede darse cuando el núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, en este caso hablamos de la fisión inducida. Pero este proceso también puede darse de manera espontánea, causado por la inestabilidad del isótopo. En este último caso hablamos de la fisión espontánea.

 

Fusión nuclear

Por otro lado, también podemos hablar de la fusión nuclear. En este caso se hace referencia a una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, por lo general hidrógeno, se unen para formar otro núcleo mas pesado. Por lo general la unión está acompañada por la emisión de partículas.

La reacción de fusión  nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y energía cinética de las partículas emitidas. En el caso que los núcleos que se fusionan tengan menor masa que el hierro, se libera energía. Por otro lado, si los núcleos atómicos que se fusionan son más pesados que el hierro, la reacción nuclear absorbe energía.

Ventajas y desventajas de la energía nuclear

Como en la mayoría de las formas de obtener energía, podemos hablar de ventajas y desventajas del proceso. En el caso de la energía nuclear este apartado es un poco más relevante. De hecho existen muchas personas que, teniendo en cuenta los riesgos que implica, los beneficios de eficiencia no valen la pena.

Ventajas de la energía nuclear

Energía nuclearCombustible utilizado

Una de las ventajas de este tipo de energía es que la generación de electricidad por este medio permite reducir el consumo de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. Esto implica la reducción de la emisión de gases que son nocivos para el ambiente. En el caso de las centrales nucleares, si bien el humo que sale por las grandes chimeneas nos da la sensación de ser muy contaminante, es simplemente vapor de agua.

Por otra parte, actualmente el consumo que se hace de los combustibles fósiles es mayor que la velocidad a la cual pueden regenerarse. Esto implica que en un futuro no muy lejano estos recursos llamados no renovables pueden no estar disponibles para su extracción. O bien la misma será extremadamente costosa.

Respecto al combustible usado, podemos decir que en el caso de las centrales nucleares, para obtener energía se emplea poca cantidad. Esto quiere decir que con poca cantidad del mismo se logra obtener una gran cantidad de energía. No solo implica un ahorro de combustible, sino que además se ahorran costos de extracción y transporte del mismo.

Provisión de energía continua

Una central nuclear genera energía eléctrica aproximadamente el 90% de las horas al año. Algo que no ocurre con muchas de las fuentes de energía renovables usadas como sustitutos.

La continuidad de la generación permite tener una mayor facilidad de planificación del consumo. En este caso no hablamos de una fuente que depende de condiciones naturales como es el caso de la energía eólica, la solar o la hidráulica. Estas últimas tienen dificultades ya que las horas de mayor consumo no suelen ser las de mayor generación, lo que genera un desbalance entre generación y demanda.

Impacto ambiental

Una fuente de energía sustitutiva del petróleo o el carbón siempre es una buena idea. Estos combustibles fósiles emiten una enorme cantidad de gases nocivos al ambiente que son perjudiciales. Por lo tanto, la utilización de energía nuclear permite reducir su consumo y así los impacto ambientales.

Desventajas de la energía nuclear

Energía nuclearUso de combustibles fósiles

Se suele mencionar la reducción del consumo de combustibles fósiles como una ventaja de la energía nuclear, de hecho lo hicimos anteriormente. Pero la realidad es que la mayor cantidad de emisión de gases proveniente del consumo de estos recursos en los vehículos y de su empleo en motores térmicos. Por lo tanto el ahorro del consumo de combustibles fósiles en la generación de energía eléctrica no implica un beneficio tan grande como pensamos.

Riesgo de accidentes

Si bien las centrales nucleares se caracterizan por tener un alto nivel de sofisticación, no están exentas de accidentes. De hecho hay antecedentes como Chernobyl.

Las consecuencias de un accidente nuclear son incalculables y extremadamente peligrosas para todo lo que habita en el planeta.

Gestión de los residuos

La gestión de los residuos de una central nuclear es el factor más riesgoso de este tipo de energía. Los residuos nucleares tardan años en perder su radioactividad y dejar de ser peligrosos.

El punto es que los reactores nucleares, luego de ser puestos en marcha, tienen una vida útil más corta de lo que nos gustaría. Pasado ese tiempo, los mismos deben ser desmantelados.

Costos

Como ya dijimos, muchos de los componentes de las centrales tienen una baja vida útil. Por lo tanto, la inversión para la construcción de estas plantas es extremadamente alta y se debe recuperar en poco tiempo. Esto genera que los costos de la energía eléctrica generada por este medio sean muy altos.

Dependencia del resto del mundo

En muy pocos países existen minas de uranio, por lo tanto, aquellos que eligen esta forma de generación de energía suelen quedar atados a la importación de este recurso. Incluso aunque cuenten con las minas, la extracción requiere de tecnología sofisticada que la mayoría debe importar desde el exterior.

Uso en industria militar

Probablemente, uno de los riesgos más importantes radica en el uso de estas tecnologías en la industria militar. De hecho, el primer uso que se le dio a la energía nuclear fue la construcción de dos bombas nucleares que se lanzaron durante la Segunda Guerra Mundial.

Energía nuclear

Residuos nucleares

Como mencionamos antes, uno de los mayores problemas que tiene la energía nuclear es qué se hace con los residuos generados. Se trata de elementos muy peligrosos y radiactivos que son difíciles de eliminar. Por lo tanto la gestión de los mismos es un punto clave.

Los residuos generados pueden clasificarse de diferentes maneras dependiendo de sus cualidades físicas y químicas. De esta manera tenemos aquellos residuos que son de alta actividad, es decir aquellos que se componen por los elementos del combustible ganado. Y por otro lado tenemos los de media y baja actividad. Los primeros son radionucleidos producidos en el proceso de fisión, mientras que los segundos son las herramientas, el material usado y la ropa empleada en la central.

De esta manera, los protocolos para su tratamiento depende del tipo de residuo del cual se trate y de su actividad radioactiva.

Residuos nucleares de media y baja actividad

Como ya dijimos, los residuos de media actividad se generan por los radionucleidos liberados en el proceso de fisión. Pero se hace en pequeñas cantidades, mucho menores a las que se consideran peligrosas para la seguridad. Por lo tanto basta con un tratamiento que separa los elementos radiactivos que contienen y los residuos restantes se ponen en bidones de acero solidificados.

Para el caso de los de baja actividad se recurre a un proceso en el cual se prensan y se mezclan con hormigón. De esta manera se forma un bloque y se introducen en bidones de acero.

En ambos casos los bidones son más tarde trasladados a centros de almacenamiento especializados, quienes se encargan de gestionarlos y controlarlos.

Residuos nucleares de alta actividad

Cuando el combustible en una central nuclear se agota, se extrae del reactor para ser almacenado en una piscina de agua. La misma está construida de hormigón y tiene sus paredes de acero inoxidable. Dentro de esta pileta se crea una barrera para la radiación y de esta manera se impiden las fugas.

Sin embargo este almacenamiento es temporal. El almacenamiento definitivo se debe analizar con un poco más de detalle.