Energía Nuclear

Energía Nuclear

La energía nuclear es la energía en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un material. En el núcleo de cada átomo hay dos tipos de partículas (neutrones y protones) que se mantienen unidas. La energía nuclear es la energía que mantiene unidos neutrones y protones.

La energía nuclear se puede utilizar para producir electricidad. Pero primero la energía debe ser liberada. Ésta energía se puede obtener de dos formas: fusión nuclear y fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un átomo más grande. Así es como el Sol produce energía. En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir electricidad.

Central  nuclear.

El principal uso que se le da actualmente a la energía nuclear es el de la generación de energía eléctrica. La central nuclear funciona proporcionando calor al agua para convertirla en vapor. Este calor se obtiene mediante las reacciones de fisión de los átomos del combustible. Con la energía calorífica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energía mecánica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energía mecánica en energía eléctrica mediante un generador.

Funcionamiento de una central de energía nuclear

El atomo.

Toda la materia del universo está formada por moléculas que a su vez están constituidas por átomos, los cuales están formados por partículas aún más pequeñas. Un átomo contiene protones, neutrones y electrones. El protón posee una carga eléctrica positiva (+) mientras que el neutron carece de carga. La masa del núcleo del átomo es la suma de las masas de sus componentes. El núcleo del átomo contiene un número atómico, es un número entero conformado por el número de protones y es igual al número de electrones. Los átomos de un mismo elemento se llaman isótopos y se diferencian entre si por el número de masa.

El uranio puede ser manipulado, es posible bombardear el núcleo de un átomo con neutrones, lo cual altera su estructura y puede dividirlo en dos núcleos pequeños. La división del núcleo emite radiación, genera energía térmica y libera dos o tres neutrones, es el proceso llamado fisión.

Los neutrones producidos por la fisión, impactan otros núcleos del mismo isótopo generando una reacción en cadena, lo cual libera grandes cantidades de energía.

Obtencion del Uranio.

En la primera etapa el uranio se extrae y en plantas cercanas al yacimiento se convierte en un concentrado de uranio llamado "pastel amarillo". El concentrado de uranio pasa a una planta de conversión y enriquecimiento, ahí se transforma en un gas llamado hexafloruro de uranio que es enviado a la planta de enriquecimiento para aumentar la proporción de 0.7% a 33% al separar el U-235 del U-238, por su densidad el U-238 se utiliza para generar contrapeso en aviones y barcos y en elaboración de municiones.

La fabricación del combustible, consiste en la conversión del gas de uranio en dióxido de uranio en polvo que es prensado en forma de pastillas. Las pastillas son encapsuladas en varillas o tubos de zircaloy, que son ensamblados y transportados a la central nuclear donde serán cargados al núcleo del reactor. El poder energético de una pastilla de combustible cuyo peso es aproximado de 10 gramos equivale a 3.9 barriles de combustoleo

La siguiente etapa, conocida como irradiación del combustible se realiza dentro del núcleo del reactor, el cual opera en forma continua durante un lapso de 12 a 18 meses a plena potencia.

Reactores Nucleares

Un reactor nuclear es un enorme recipiente dentro del cual se está efectuando una reacción de fisión en cadena de manera controlada. Está colocado en el centro de un gran edificio de gruesas paredes de concreto, que protegen al personal que lo opera y al público en general de la radiactividad que produce. Básicamente un reactor consta de tres elementos esenciales: combustible, moderador y refrigerante.

En las centrales nucleares el calor se obtiene a partir de la fisión del uranio, no se genera combustión, por analogía con las centrales convencionales se le denomina combustible nuclear. Como combustible se utiliza Uranio, como moderador y refrigerante agua.

El reactor nuclear es el encargado de provocar y controlar estas fisiones atómicas

Por otra parte, el vapor de agua que salió de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gas y muy caliente. Para reutilizar esta agua hay refrigerarla antes de volverla a introducir en el circuito. Para ello, una vez ha salido de la turbina, el vapor entra en un tanque (depósito de condensación) donde este se enfría al estar en contacto con las tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se redirige nuevamente al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo.

Por este motivo las centrales nucleares siempre están instaladas cerca de una fuente abundante de agua fría (mar, río, lago).

Mexico cuenta con una central nuclear la cual  dispone de 370 hectáreas localizadas sobre la costa del Golfo de México, en el km 42.5 de la carretera federal Cd. Cardel-Nautla, municipio de Alto Lucero; a 60 km al noreste de la ciudad de Xalapa, a 70 km del puerto de Veracruz y a 290 km al noreste del Distrito Federal.

Ventajas.

a)    Generar energía eléctrica mediante la energía nuclear supone un importante ahorro de emisiones de gases contaminantes (CO2 y otros) que serian generados si esta energía fuese generada a partir de la quema de combustibles fósiles.

b)    Con poca cantidad de combustible se obtienen grandes cantidades de energía. Esto supone un ahorro en materia prima pero también en transportes, extracción y manipulación del combustible nuclear.

c)    La producción de energía eléctrica es continua. Una central nuclear está generando energía eléctrica durante prácticamente un 90% de las horas del año.

Desventajas.

a)    La generación de residuos nucleares y la dificultad para gestionarlos ya que tardan muchísimos años en perder su radioactividad y peligrosidad.

b)    Poco países disponen de minas de uranio y no todos los países disponen de tecnología nuclear, por lo que tienen que contratar ambas cosas en el extranjero.

c)    Los reactores nucleares actuales funcionan mediante reacciones nucleares por fisión. Estas reacciones se producen en cadena de modo que si los sistemas de control fallasen cada vez se producirían más y más reacciones hasta provocar una explosión radiactiva que sería prácticamente imposible de contener.

d)    Estas centrales producen residuos tóxicos y radiactivos que pueden causar enfermedades