Energia Nuclear

Introducción

En el siguiente trabajo describiremos que es la Energía Nuclear, un poco de la historia de la Energía Nuclear; cómo funciones, tipos de reactores, mencionaremos algunas de las políticas de estado de algunos países; la ventaja y desventaja de la misma; narraremos algunos sucesos sobre accidentes nucleares en el mundo. E incluiremos algunas notas periodísticas sobre nuestro país a favor y en contra de las centrales nucleares de nuestro país; en el intento de ser lo más objetiva, posible, sin expresar ningún juicio de valor al respecto.

Qué es la 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 átomo más pequeño, liberando energía. Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir electricidad.

Cuando se produce una de estas dos reacciones físicas (la fisión nuclear o la o fusión nuclear) los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calórica como descubrió el Albert Einstein con su famosa ecuación E=mc2.

Aunque la producción de energía eléctrica es la utilidad más habitual que se le da a la energía nuclear, también se puede aplicar en muchos otros sectores, como en aplicaciones medicas, medio ambientales o bélicas.

Historia de la energía nuclear

El filósofo griego Demócrito de Abdera fue el primero en dar una definición de átomo: la parte más pequeña constituyente de la materia. Esto fue en el siglo V a. de C. Átomo proviene del griego y significa “no-divisible”. Aunque más tarde aparecería el concepto de fisión nuclear que precisamente se trata de obtener energía dividiendo átomos.

Más tarde, en 1803, el químico británico John Dalton afirmaba en su libro A New Sytem of Chemical Philosophy que los elementos se formaban a partir de determinadas combinaciones de átomos y que todos los átomos de un mismo elemento eran idénticos. Es decir, que todos los átomos del hierro o del uranio son idénticos.

A partir de aquí el trabajo de los científicos se centraba en identificar todos los elementos y clasificarlos. El primero en proponer una ordenación fue el químico inglés Newlands. Una propuesta que otros científicos como Lothar Meyer, Dimitri Mendeleiev o Moseley se encargaron de estudiar y modificar hasta obtener la Tabla Periódica actual.

En 1897, J. J. Thompson anunció el descubrimiento de una partícula cargada negativamente a la que llamó electrón. Fue capaz de deducir también la relación entre la carga de una partícula (e) y su masa (m). Los electrones son elementos que cargados negativamente que van orbitando alrededor de un núcleo como si se tratara de planetas orbitando alrededor del Sol. El conjunto de núcleo y electrones forman el átomo como descubrirá más adelante Rutherford.

El descubrimiento de la radioactividad

En 1896, el físico francés Antoine-Henri Becquerel comprobó que determinadas sustancias, como las sales de uranio, producían radiaciones penetrantes de origen desconocido. Este fenómeno fue conocido como radioactividad.

El científico francés estaba trabajando en su laboratorio y dejó descuidadamente unas sales de uranio junto a unas placas fotográficas que aparecieron posteriormente veladas, a pesar de estar protegidas de la luz solar. Después de investigarlo se dio cuenta que el causante fueron las placas era el uranio. Gracias a su descubrimiento Becquerel se convirtió en el “padre de la energía nuclear”.

En la misma época, el matrimonio francés formado por Pierre y Marie Curie dedujeron con sus investigaciones la existencia de otro elemento de actividad más elevada que el uranio; que en honor a su patria fue llamado polonio. También fueron los descubridores de un segundo elemento al que denominaron radio.

Estos tres elementos, por sus características, tomaran una gran importancia en el desarrollo de la energía nuclear. Actualmente, el combustible de prácticamente todas las centrales nucleares de producción de energía eléctrica utiliza el uranio como combustible.

Posteriormente, como resultado de las investigaciones de Rutherford y Soddy, se demostraría que el uranio y otros elementos pesados, emitían tres tipos de radiaciones: alfa, beta y gamma. Las dos primeras estaban constituidas por partículas cargadas, comprobándose que las partículas alfa eran núcleos de átomos de helio y las partículas beta eran electrones. Además, se comprobó que las radiaciones gamma eran de naturaleza electromagnética.

El modelo atómico de Rutherford

El descubrimiento de la naturaleza de las radiaciones permitió a Rutheford estudiar la estructura de la materia. Con sus experimentos pudo deducir que el átomo estaba constituido por una zona central positiva donde se concentraba toda la masa y que los electrones giraban en órbitas alrededor del núcleo, como si fuera un pequeño sistema solar. Esto significaba que el átomo no era macizo como se creía hasta entonces.

El descubrimiento de la constante de Planck y la teoría cuántica

En 1900, el físico alemán Max Planck formuló que la energía es emitida en pequeñas unidades individuales conocidas como quantos. Descubrió una constante de carácter universal conocida como la constante de Planck, representada como h2.

La Ley de Planck establece que la energía de cada quanto es igual a la frecuencia de la radiación electromagnética multiplicada por dicha constante universal.

Los descubrimientos de Planck representaron el nacimiento de un nuevo campo para la física, conocido como mecánica cuántica y proporcionaron las bases para la investigación en campos como el de la energía nuclear.

La teoría de la relatividad de Albert Einstein

Se considera Albert Einstein como el científico más bien considerado de la historia del siglo XX. Su conocida ecuación E=mc2 formulada resultó ser revolucionaria para los posteriores estudios de física nuclear, aunque en aquellos tiempos no se disponía de medios para demostrarla experimentalmente. Así, E representa la energía y m la masa, ambas interrelacionadas a través de la velocidad de la luz c. Esta ecuación relacionaba las conversiones másicas de energía, de forma que se podía afirmar, que ambas entidades son distintas manifestaciones de una misma cosa

El modelo atómico de Böhr

El físico danés Niels Böhr desarrolló en 1913 una hipótesis, según la cual los electrones estaban distribuidos en capas definidas, o niveles cuánticos, a cierta distancia del núcleo, constituyendo la configuración electrónica de los distintos elementos.

Para el físico danés, los electrones giraban en órbitas estacionarias desde las que no se emitía ninguna radiación, enterrándose así el viejo concepto del átomo como algo indivisible, inerte y simple, y apareciendo la hipótesis de una estructura compleja que daría posteriormente complicadas manifestaciones energéticas.

El descubrimiento del neutrón

El descubrimiento del neutrón fue realizado por James Chadwick en 1932. Chadwick “midió” la masa de la nueva partícula deduciendo que era similar a la del protón pero con carga eléctricamente neutra. Así, se observó que el núcleo atómico estaba compuesto por neutrones y protones, siendo el número de protones igual al de electrones. Con su descubrimiento, Chadwick consiguió un “proyectil” de características ideales para provocar reacciones nucleares.

El descubrimiento de la radioactividad artificial

El matrimonio formado por Frederic Joliot e Irene Curie fueron los descubridores de la radioactividad artificial.

Las conclusiones a las que llegó el matrimonio Joliot-Curie, se basaban en la idea de que la radioactividad, hasta entonces de carácter natural, podía ser producida por el hombre, construyendo elementos radiactivos mediante el bombardeo con partículas alfa de algunos elementos químicos.

El descubrimiento de la fisión nuclear

A finales de 1938, en los umbrales de la Segunda Guerra Mundial, un equipo de investigadores alemanes en el Kaiser Wilhem Institut de Berlín, integrado por Otto hahn; Fritz Strassman, Lisa Meitner y Otto Frisch, interpretó el fenómeno de la fisión nuclear, a través de la identificación del elemento bario como consecuencia de la escisión del núcleo de uranio.

Los primeros estudios sobre la fisión nuclear fueron llevados a cabo por Otto Hahn y Lise Meitner, basándose en los resultados obtenidos por el matrimonio Joliot-Curie, que mediante análisis muy cuidadosos, encontraron un elemento de numero atómico intermedio en una muestra de uranio bombardeado con neutrones.

Lise Meitner y Otto Frisch pudieron deducir que al bombardear el uranio con neutrones el uranio, éste capturaba un neutrón y se escindía en dos fragmentos, emitiendo de una gran cantidad de energía. Se había descubierto la fisión nuclear.

El Proyecto Manhattan – Inicios de la bomba nuclear

En 1939, en los inicios de la Segunda Guerra Mundial,

...