Plantas Nucleares En La Generación De Energía Eléctrica Y Sus Riesgos

INTRODUCCIÓN

La generación de energía eléctrica es de vital importancia para el mundo moderno, es necesario satisfacer las necesidades energéticas de la población, ya que sin esto muchas de las actividades cotidianas como transportarse al lugar de trabajo e incluso realizar las tareas laborales podrían resultar muy difíciles o inconvenientes. La energía eléctrica es la más importante, ya que es necesaria en muchos casos para la generación de otros tipos de energía y más aún por la estrecha relación que hemos adquirido con ésta. Un ejemplo sería repasar las actividades que realizamos en un día normal; nos levantamos en la mañana con un despertador que muy probablemente es digital, si es muy temprano necesitamos luz para ver que hacemos, mientras nos alistamos para nuestros labores es probable que encendamos el televisor o la radio, en todo caso necesitamos prepararnos algo para comer y que mejor que usar alguno de esos maravillosos electrodomésticos que nos ahorran tiempo y esfuerzo. Para no desviarme del tema, ahora imaginemos como haríamos éstas actividades sin la energía eléctrica, sin duda no son imposibles pero serían tardadas o molestas en algunos casos. Hemos desarrollado una dependencia hacia ésta comodidad que implica mover un dedo y conseguir lo que queremos. Esta comodidad en su mayoría es posible gracias a la energía eléctrica, sin mencionar el creciente uso de las tecnologías de la información que sencillamente sería inimaginable sin ésta energía. Es por esto que una generación continua es más que necesaria, pero también los es una generación responsable y sustentable.

Actualmente existen diversos métodos para la generación de energía eléctrica, siendo el más común por medio del efecto físico conocido como “inducción electromagnética” en donde un generador eléctrico transforma la energía cinética en energía eléctrica, recordemos que “la energía no se crea ni se destruye solo se transforma”. Con esta premisa es obvio que se necesita otro tipo de energía para convertirla en energía cinética o más específicamente energía mecánica que es la que finalmente se transformará en energía eléctrica. Pues bien, existen diversos métodos para generar ésta energía mecánica, incluyendo motores térmicos, la misma energía cinética del agua cayendo de una represa o la energía cinética del viento (eólica).

La mayoría de la generación de energía eléctrica es llevada a cabo por medio de motores térmicos. La combustión de los combustibles fósiles provee la mayor parte del calor necesario a los motores térmicos, con una fracción significante proveída por la fisión nuclear, que es acerca de lo que trata esta investigación. La turbina de vapor moderna inventada por Sir Charles Parsons en 1884, actualmente genera alrededor del 80 % del total de energía eléctrica en el mundo, usando una variedad de fuentes de calor.

Todas las turbinas son movidas por un fluido que actúa como un intermediario de la energía. Cuando se mencionaron motores térmicos, se hacía referencia prácticamente a turbinas. Los demás tipos de turbinas pueden ser movidos por la energía cinética del agua o eólica como se menciona anteriormente.

En el caso específico de las turbinas de vapor, el agua necesaria es calentada principalmente por dos fuentes:

• La fisión nuclear.

• La quema de combustibles fósiles. En este caso las turbinas pueden ser movidas por el mismo gas que estos combustibles producen y en otros casos por el gas y el vapor de agua donde se conoce como “turbina de gas de ciclo combinado”.

Planteamineto del problema.

El caso de la fisión nuclear ha creado cierta polémica en cuanto a los potenciales riesgos que provoca el uso de este método en las centrales o plantas nucleares, especialmente desde el desastre de Chernobyl (Ucrania) en 1986 y más recientemente el de Fukushima Daiichi (Japón) en 2011. Esto ha provocado un debate en cuanto a si es sensato seguir usando la energía nuclear, no solo en la generación de energía eléctrica sino en toda su extensión.

Pregunta de investigación: ¿Es conveniente o no para la humanidad la continuación de la fisión nuclear como una forma de generar energía eléctrica?

Objetivo General: Determinar si es conveniente o no para la humanidad la continuación de la fisión nuclear como una forma de generar energía eléctrica.

Hipótesis: La utilización de las plantas nucleares para la generación de energía eléctrica y en general suponen un riesgo en caso de un accidente el cual deben conocer las personas para así decidir si están a favor o en contra de estas centrales.

MARCO TEÓRICO

Capítulo 1: La fisión nuclear como fuente de energía para generar energía eléctrica.

1.1 Fisión nuclear

En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico lo que supone que se liberan cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la liberada en las reacciones químicas convencionales, en las que están implicadas las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.

La fisión se puede inducir por varios métodos, incluyendo el bombardeo del núcleo de un átomo fisionable con una partícula de la energía correcta; la otra partícula es generalmente un neutrón libre. Este neutrón libre es absorbido por el núcleo, haciéndolo inestable (como una pirámide de naranjas en el supermercado llega a ser inestable si alguien lanza otra naranja en ella a la velocidad correcta). El núcleo inestable entonces se partirá en dos o más pedazos: los productos de la fisión que incluyen dos núcleos más pequeños, hasta siete neutrones libres (con una media de dos y medio por reacción), y algunos fotones.

Los núcleos atómicos lanzados como productos de la fisión pueden ser varios elementos químicos. Los elementos que se producen son resultado del azar, pero estadísticamente el resultado más probable es encontrar núcleos con la mitad de protones y neutrones del átomo fisionado original.

Los productos de la fisión son generalmente altamente radiactivos, no son isótopos estables; estos isótopos entonces decaen, mediante cadenas de desintegración.

La fisión nuclear de los átomos fue descubierta en 1938 por los investigadores Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann a partir del trabajo desarrollado por el propio Hahn junto a Lise Meitner durante años anteriores. Por este descubrimiento recibió en 1944 el Premio Nobel de química, pero el trabajo de Meitner quedó sin reconocimiento. El estudio de la fisión nuclear se considera parte de los campos de la química y la física.

• Aunque la fisión es prácticamente la desintegración de materia radiactiva, comenzada a menudo de la manera más fácil posible (inducido), que es la absorción de un neutrón libre, puede también ser inducida lanzando otras cosas en un núcleo fisionable. Estas otras cosas pueden incluir protones, otros núcleos, o aún los fotones de gran energía en cantidades muy altas (porciones de rayos gamma).

• Muy rara vez, un núcleo fisionable experimentará la fisión nuclear espontánea sin un neutrón entrante.

• Cuanto más pesado es un elemento más fácil es inducir su fisión. La fisión en cualquier elemento más pesado que el hierro produce energía, y la fisión en cualquier elemento más liviano que el hierro requiere energía. Lo contrario también es verdad en las reacciones de fusión nuclear (la fusión de los elementos más livianos que el hierro produce energía y la fusión de los elementos más pesados que el hierro requiere energía).

• Los elementos más frecuentemente usados para producir la fisión nuclear son el uranio y el plutonio. El uranio es el elemento natural más pesado; el plutonio experimenta desintegraciones espontáneas y tiene un período de vida limitado. Así pues, aunque otros elementos pueden ser utilizados, estos tienen la mejor combinación de abundancia y facilidad de fisión.

Una reacción en cadena ocurre como sigue: un acontecimiento de fisión empieza lanzando 2 ó 3 neutrones en promedio como subproductos. Estos neutrones se escapan en direcciones al azar y golpean otros núcleos, incitando a estos núcleos a experimentar fisión. Puesto que cada acontecimiento de fisión lanza 2 o más neutrones, y estos neutrones inducen otras fisiones, el proceso se acelera rápidamente y causa la reacción en cadena. El número de neutrones que escapan de una cantidad de uranio depende de su área superficial. Solamente los materiales fisibles son capaces de sostener una reacción en cadena sin una fuente de neutrones externa.

La masa crítica es la mínima cantidad de material requerida para que el material experimente una reacción nuclear en cadena. La masa crítica de un elemento fisionable depende de su densidad y de su forma física (barra larga, cubo, esfera, etc.). Puesto que los neutrones de la fisión se emiten en direcciones al azar, para maximizar las ocasiones de una reacción en cadena, los neutrones deberán viajar tan lejos como sea posible y de esa forma maximizar las posibilidades de que cada neutrón

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