Energia Nuclear

LA ENERGIA NUCLEAR COMO FUENTE DE ENERGIA

INTRODUCCION:

La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontanea o artificialmente en las reacciones nucleares.

Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de la energía eléctrica, térmica y mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos.

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 átomos más pequeños, 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 fusión nuclear) los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calorífica 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, tambíen se puede aplicar en muchos otros sectores, como en aplicaciones médicas, medioambientales o bélicas.

METODOS DE OBTENCION DE ENERGIA NUCLEAR:

FISION NUCLEAR:

Para poder obtener energía manipulando los núcleos de un o varios átomos podemos hacerlo de dos formas distintas. Uniendo núcleos de átomos distintos (entonces hablamos de fusión nuclear) o partiendo núcleos de un determinado átomo (caso de la fisión nuclear)

En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones.

La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein (E=mc2). En esta ecuación E corresponde a la energía obtenida, m a la masa de la que hablamos y c es una constante, la de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s2.

La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón (fisión inducida), o puede ocurrir espontáneamente debido a la inestabilidad del isótopo (fisión espontánea).

FUSION NUCLEAR:

La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de partículas (en el caso de núcleos atómicos de deuterio se emite un neutrón). Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Esta gran cantidad de energía permite a la materia entrar en estado de plasma.

Las reacciones de fusión nuclear pueden emitir o absorber energía. Si los núcleos que se van a fusionar tienen menor masa que el hierro se libera energía. Por el contrario, si los núcleos atómicos que se fusionan son más pesados que el hierro la reacción nuclear absorbe energía.

No confundir la fusión nuclear con la fusión del núcleo de un reactor, que se refiere a la fusión del núcleo del reactor de una central nuclear debido al sobrecalentamiento producido por la deficiente refrigeración. Durante el accidente nuclear de Fukushima, se utilizaba esta expresión frecuentemente.

COMPONENTES DE UNA CENTRAL NUCLEAR:

El elemento más importante de una central nuclear es: el reactor nuclear. En él se da el siguiente fenómeno: un flujo de neutrones a alta velocidad divide en varios fragmentos los núcleos

atómicos, liberando la energía buscada. Además, se liberan a su vez más neutrones muy energéticos, los cuales dividen a otros núcleos, favoreciendo las reacciones nucleares en cadena, sin aparente control. Para controlar el proceso, se deben “frenar” los neutrones, haciéndolos chocar contra determinadas sustancias llamadas moderadores, siendo el más famoso el grafito. La masa mínima de combustible nuclear (235U) para producir la reacción nuclear se llama masa crítica.

Dentro del edificio del reactor se encuentra la “vasija” o núcleo, donde se introducen las barras del combustible nuclear en tubos de acero inoxidable, y en su interior se produce la reacción nuclear. La vasija es un gran depósito de acero, recubierto en su interior por plomo para absorber las radiaciones nucleares. Dentro del núcleo también se encuentra el material moderador (hidrógeno,

deuterio o carbono, cuya misión es frenar la velocidad de los neutrones, pues a las velocidades que se liberan, unos 20000km/s es poco probable que otro átomo absorba este neutrón) y las barras de control, que controlarán el número de fisiones, pues absorben los neutrones (hechas de un material como el carburo de boro, que absorbe neutrones). Si las barras de control están introducidas totalmente en el núcleo, la absorción de neutrones es total y no hay reacción nuclear, a medida que se van extrayendo tales barras, aumentan las reacciones nucleares porque se absorben menos neutrones. El reactor tiene a su vez un blindaje de hormigón de varios metros de espesor.

El núcleo del reactor está rodeado por agua, la cual se calentará y transformará en vapor para posteriormente, conducirlo a las turbinas conectadas a los generadores que finalmente generan

energía eléctrica de una forma similar a la central térmica.

Partes principales de un reactor

• Combustible: El más utilizado actualmente es el dióxido de uranio. Se comprime en forma de

pastillas que se cargan en unos tubos estrechos que van montados unos al lado de otros en cilindros para formar varillas de combustible para el reactor.

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