Energía Nuclear
La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea 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 energía eléctrica, térmica y mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos. Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.
Estas reacciones se dan en los núcleos de algunos isótopos de ciertos elementos químicos (radioisótopos), siendo la más conocida la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares, y la más habitual en la naturaleza, en el interior de las estrellas, la fusión del par deuterio-tritio (2H-3H). Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio-232, el plutonio-239, el estroncio-90 o el polonio-210 (232Th, 239Pu, 90Sr, 210Po; respectivamente).
Existen varias disciplinas y/o técnicas que usan de base la energía nuclear y van desde la generación de electricidaden las centrales nucleares hasta las técnicas de análisis de datación arqueológica (arqueometría nuclear), la medicina nuclear usada en los hospitales, etc.
Los sistemas más investigados y trabajados para la obtención de energía aprovechable a partir de la energía nuclear de forma masiva son la fisión nuclear y la fusión nuclear. La energía nuclear puede transformarse de forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía térmica. Tanto los materiales usados como el diseño de las instalaciones son completamente diferentes en cada caso.
Otra técnica, empleada principalmente en pilas de mucha duración para sistemas que requieren poco consumo eléctrico, es la utilización de generadores termoeléctricos de radioisótopos (GTR, o RTG en inglés), en los que se aprovechan los distintos modos de desintegración para generar electricidad en sistemas de termopares a partir del calor transferido por una fuente radiactiva.
La energía desprendida en esos procesos nucleares suele aparecer en forma de partículas subatómicas en movimiento. Esas partículas, al frenarse en la materia que las rodea, producen energía térmica. Esta energía térmica se transforma en energía mecánica utilizando motores de combustión externa, como las turbinas de vapor. Dicha energía mecánica puede ser empleada en el transporte, como por ejemplo en los buques nucleares; o para lageneración de energía eléctrica en centrales nucleares.
La principal característica de este tipo de energía es la alta calidad de la energía que puede producirse por unidad de masa de material utilizado en comparación con cualquier otro tipo de energía conocida por el ser humano, pero sorprende la poca eficiencia del proceso, ya que se desaprovecha entre un 86% y 92% de la energía que se libera.
Esta energía es la liberada del resultado de una reacción nuclear, se puede obtener mediante dos tipos de procesos, el primero es por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos) y el segundo es por Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados).
En las reacciones nucleares se suele liberar una grandísima cantidad de energía debido en parte a la masa de partículas involucradas en este proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se suele explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.
Ventajas
La energía nuclear de fisión tiene como principal ventaja que no utiliza combustibles fósiles, por lo que no emite gases de efecto invernadero. Esto es importante debido al Protocolo de Kyoto, que obliga a pagar una tasa por cada tonelada de CO2 emitido. Además, genera gran cantidad de energía consumiendo muy poco combustible y las reservas de combustible nuclear son suficientes para abastecer a todo el planeta durante más de 100 años.
Desventajas
Además de producir una gran cantidad de energía eléctrica, también produce residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. Las emisiones contaminantes indirectas derivadas de la construcción de las centrales nucleares, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos son muy peligrosas y podrían llegar a tener una gran repercusión en el medio ambiente y en los seres vivos si son liberados o vertidos a la atmósfera, llegando incluso a producir la muerte, y condenar a las generaciones venideras con mutaciones.
Estos residuos tardan siglos en descomponerse y por lo que su almacenamiento debe asegurar protección y que no contaminen durante todo este tiempo. Uno de los procedimientos más utilizados es su almacenamiento en contenedores cerámicos, pero ahora se está proponiendo su almacenamiento en cuevas profundas, los llamados almacenamientos geológicos profundos (AGP) donde el objetivo final es que queden enterrados con seguridad durante varios miles de años aunque esto no puede garantizarse.
Los residuos más peligrosos generados en la fisión nuclear son las barras de combustible, en las que se generan isótopos que pueden permanecer radiactivos a lo largo de miles de años como el curio, el neptunio o el americio. También se generan residuos de alta actividad que deben ser vigilados, pero que duran pocos años y pueden ser controlados.
Otra gran preocupación es que roben estos residuos y los utilicen como combustible para bombas atómicas o armas nucleares, ya que en sus inicios la energía nuclear se utilizó para fines bélicos. Por eso estas instalaciones poseen niveles de seguridad más elevados que el resto de instalaciones industriales
Estadística de países que usan la energía nuclear
Los 10 países con mayor número de reactores son: Estados Unidos (104), Francia (58), Japón (50), Rusia (32), Corea del Sur (21), India (20), Reino Unido (19), Canadá (18), Alemania (17) y Ucrania (15).
Actualmente, 16 países construyen 65 nuevos reactores: China (27), Rusia (11), India (5), Corea del Sur (5), Bulgaria (2), Eslovaquia (2), Japón (2), Taiwán (2), Ucrania (2), Argentina (1), Brasil (1),
Estados Unidos (1), Finlandia (1), Francia (1), Irán (1) y Pakistán (1)
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