ENERGÍA NUCLEAR

ENERGÍA  NUCLEAR

La energía nuclear o atómica es la que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado que es el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía mecánica a partir de reacciones atómicas.​ 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.

En 1896 Henri Becquerel descubrió que algunos elementos químicos emitían radiaciones.³​ Tanto él como Marie Curie y otros estudiaron sus propiedades, descubriendo que estas radiaciones eran diferentes de los ya conocidos rayos X y que poseían propiedades distintas, denominando a los tres tipos que consiguieron descubrir alfa, beta y gamma.

Pronto se vio que todas ellas provenían del núcleo atómico que describió Ernest Rutherford en 1911.

Con el descubrimiento del neutrino, partícula descrita teóricamente en 1930 por Wolfgang Pauli pero no detectada hasta 1956 por Clyde Cowan y sus colaboradores, se pudo explicar la radiación beta.

En 1932 James Chadwick descubrió la existencia del neutrón que Pauli había predicho en 1930, e inmediatamente después Enrico Fermidescubrió que ciertas radiaciones emitidas en fenómenos no muy comunes de desintegración eran en realidad estos neutrones.

Durante los años 1930, Enrico Fermi y sus colaboradores bombardearon con neutrones más de 60 elementos, entre ellos ²³⁵U, produciendo las primeras fisiones nucleares artificiales. En 1938, en Alemania, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann verificaron los experimentos de Fermi y en 1939 demostraron que parte de los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos con uranio eran núcleos de bario. Muy pronto llegaron a la conclusión de que eran resultado de la división de los núcleos del uranio. Se había llevado a cabo el descubrimiento de la fisión.

En Francia, Joliot Curie descubrió que además del bario, se emitían neutrones secundarios en esa reacción, haciendo factible la reacción en cadena.

También en 1932 Mark Oliphant teorizó sobre la fusión de núcleos ligeros (de hidrógeno), describiendo poco después Hans Bethe el funcionamiento de las estrellas, basándose en este mecanismo.

La energía nuclear es aquella que se genera mediante un proceso en el que se desintegran los átomos de un material denominado uranio. La energía que libera el uranio al desintegrarse sus átomos produce calor con el que se hierve el agua que se encuentra en los reactores nucleares. Al hervir, el agua genera vapor con el que se mueven las turbinas que se encuentran dentro de los reactores, consiguiendo así producir electricidad.

En esta sección te contaremos cuáles son sus ventajas y desventajas, cuál es el estado de la energía nuclear en España y el resto del mundo y recogeremos noticias y sus curiosidades

País

TWh

1. 1. EEUU
   830
2. 2. Francia
   437
3. 3. Rusia
   195
4. 4. China
   171
5. 5. Corea
   165
6. 6. Canadá
   101
7. 7. Alemania
   92
8. 8. Ucrania
   88
9. 9. Reino Unido
   70
10. 10. España
    57
11. 
    

VENTAJAS

1- Alta densidad energética

El uranio es el elemento que comúnmente se utiliza en las plantas nucleares para producir electricidad. Este tiene la propiedad de almacenar enormes cantidades de energía, Tan solo un gramo de uranio equivale a 18 litros de gasolina, y un kilo produce aproximadamente la misma energía que 100 toneladas de carbón (Castells, 2012).

2- Más barato que los combustibles fósiles 

En principio, el costo del uranio parece ser mucho más caro que el del petróleo o la gasolina, pero si tomamos en cuenta que solo se requieren pequeñas cantidades de este elemento para generar importantes cantidades de energía, al final el costo se vuelve menor incluso que el de los combustibles fósiles.

3- Disponibilidad 

Una central nuclear tiene la cualidad de operar todo el tiempo, las 24 horas del día los 365 días del año, para suministrar energía eléctrica a una ciudad; esto es gracias a que el periodo de recarga de combustible es cada año o 6 meses dependiendo de la planta.

Otro tipo de energías dependen de un suministro constante de combustible (como las centrales eléctricas de carbón), o son intermitentes y están limitadas por el clima (como las fuentes renovables).

4- Emite menos Gases de Efecto Invernadero (GEI) que los combustibles fósiles

La energía atómica puede ayudar a los gobiernos a cumplir sus compromisos de reducción de emisiones de GEI. El proceso de operación en la planta nuclear no emite gases de efecto invernadero ya que no requiere de combustibles fósiles.

5- Necesita poco espacio

Una planta nuclear necesita poco espacio en comparación con otro tipo de actividades energéticas, solo requiere un terreno relativamente reducido para la instalación del rector y las torres de refrigeración; mientras que las actividades energéticas eólica y la solar necesitarían grandes terrenos para producir la misma energía que un planta nuclear durante toda su vida útil.

6- Genera pocos residuos

Los residuos que genera una planta nuclear son extremadamente peligrosos y nocivos para el ambiente. Sin embargo, la cantidad estos es relativamente pequeña si lo comparamos con otras actividades, y se emplean medidas de seguridad adecuadas, estos pueden permanecer aislados del ambiente sin representar ningún riesgo.

7- Tecnología aún en desarrollo

Existen muchos problemas aún por resolver en lo que respecta a la energía atómica. Sin embargo, además de la fisión, existe otro proceso llamado fusión nuclear, el cual consiste en unir dos átomos simples para formar un átomo pesado.

El desarrollo de la fusión nuclear, pretende utilizar dos átomos de hidrógeno para producir uno de helio y generar energía, esta es la misma reacción que ocurre en el sol.

8-Bajos costos. Cuando se empieza con el proceso de crear plantas nucleares se invierten grandes cantidades de dinero, además de que hay que considerar los costos del uranio y los métodos para tratar los desechos de éste. Pero cuando se trata de generar energía eléctrica, tenemos un proceso mucho más barato que al usar gas o carbón, por lo que resulta una alternativa muy eficiente.

9-Eficiencia. El uranio necesario para generar energía es mucho menor en comparación con otras fuentes de energía y su materia prima por lo que hablando del costo-beneficio es de las mejores opciones que se tienen. Además, las plantas nucleares son capaces de trabajar sin interrupción cientos de días por lo que se tiene garantizada electricidad estable por mucho tiempo.

10-Nuevas fuentes. Esta forma de energía se considera como no renovable, por lo que la necesidad de encontrar otras fuentes nos ha llevado a usar elementos como el torio. Esto también muestra que es posible utilizar otros elementos y que en un futuro puede haber cierta flexibilidad para elegir más opciones.

DESVENTAJAS

1-El Uranio es un Recurso no Renovable

Los datos históricos de muchos países demuestran que, en promedio, no más del 50-70% del uranio podría ser extraído en una mina, ya que las concentraciones de uranio menores a 0.01% dejan de ser viables, pues requiere procesar una mayor cantidad de rocas y la energía empleada es mayor que la que podría generar en la planta. Además, la minería del uranio tiene una vida media de extracción de depósitos de 10 ± 2 años (Dittmar, 2013).

Dittmar propuso un modelo en 2013 para todas las minas de uranio existentes y planeadas hasta 2030, en el cual se obtiene un pico de minería global de uranio de 58 ± 4 kton alrededor del año 2015 para posteriormente reducirse a un máximo de 54 ± 5 kton para 2025 y, a un máximo de 41 ± 5 kton alrededor de 2030.

Esta cantidad ya no será suficiente para alimentar las centrales nucleares existentes y previstas durante los próximos 10-20 años (Figura 1).

Figura 1. Pico de producción de uranio en el mundo, y comparación con otros combustibles (Fernández y González, 2015)

2-- No Puede Reemplazar a los Combustibles Fósiles

La energía nuclear por sí sola no representa una alternativa a los combustibles basados en el petróleo, gas y carbón, ya que para reemplazar los 10 terawatios que se generan en el mundo a partir de combustibles fósiles se necesitaran 10 mil centrales nucleares. Como dato, en el mundo solo hay 486.

Se necesita mucha inversión de dinero y tiempo para construir una planta nuclear, por lo general toman más de 5 a 10 años desde el inicio de la construcción hasta la puesta en marcha, y es muy común que ocurran retrasos en todas las nuevas plantas (Zimmerman, 1982).

Además, el periodo de operación es relativamente corto, aproximadamente de 30 o 40 años, y se requiere una inversión extra para el desmantelamiento de la planta.

3- Depende de los combustibles fósiles

Los posesos relacionados con la energía nuclear dependen de los combustibles fósiles. El ciclo del combustible nuclear no solo implica el proceso de generación eléctrica en la planta, también consiste en una serie de actividades que van desde la exploración y explotación de minas de uranio hasta la clausura y desmantelamiento de la planta nucleares.

4- La minería de uranio es perjudicial para el ambiente

La minería del uranios es una actividad muy perjudicial para el ambiente, pues para conseguir 1 kg de uranio hace falta remover más de 190.000 kg de tierra (Fernández y González, 2015).

En estados unidos los recursos de uranio en los depósitos convencionales, donde el uranio es el principal producto, se estiman en 1.600.000 toneladas de sustrato de las cuales se pueden recuperar recuperan 250.000 toneladas de uranio (Theobald, et al. 1972)

5- Residuos muy persistentes

Cuando una planta termina sus operaciones, es necesario iniciar con el proceso de desmantelamiento para asegurar que los usos futuros del terreno no supongan riesgos radiológicos para la población ni para el ambiente.

El proceso de desmantelamiento consta de tres niveles y se requiere un periodo de unos 110 años para que el terreno quede libre de contaminación. (Dorado, 2008).

En la actualidad existen cerca de 140.000 toneladas de residuos radiactivos sin ningún tipo de vigilancia los cuales fueron vertidos en entre 1949 y 1982 en la Fosa Atlántica, por Reino Unido, Bélgica, Holanda, Francia, Suiza, Suecia, Alemania e Italia (Reinero, 2013, Fernández y González, 2015). Teniendo en cuenta que la vida útil del uranio es de miles de años esto representa un riesgo para futuras generaciones.

6- Desastres nucleares

Las centrales nucleares están construidas con estrictas normas de seguridad y sus paredes son de concreto de varios metros de espesor para aislar el material radioactivo del exterior.

Sin embargo, no es posible afirmar que sean 100% seguras. A lo largo de los años han sucedido varios accidentes que hasta la fecha implican que la energía atómica representa un riesgo para la salud y seguridad de la población.

El 11 de marzo de 2011, ocurrió un terremoto 9 grados en la Escala de Richter en la costa este de Japón provocando un devastador tsunami. Esto causó un daño extenso en la planta nuclear de Fukushima-Daiichi, cuyos reactores fueron seriamente afectados.

Las explosiones posteriores dentro de los reactores liberaron productos de fisión (radionucleidos) a la atmósfera. Los radionucleidos se unieron rápidamente a los aerosoles atmosféricos (Gaffney et al., 2004), y posteriormente recorrieron grandes distancias alrededor del mundo junto a las masas de aire debido a la gran circulación de la atmósfera. (Lozano, et al. 2011).

Aunado a esto, se derramó una gran cantidad de material radioactivo al océano y, hasta el día de hoy, la planta de Fukushima sigue liberando agua contaminada (300 t/d) (Fernández y González, 2015).

El accidente de Chernobil se produjo el 26 de abril de 1986, durante una evaluación del sistema eléctrico de control de la planta. La catástrofe expuso a 30.000 personas que viven cerca del reactor a unos 45 rem de radiación cada uno, aproximadamente el mismo nivel de radiación experimentado por los sobrevivientes de la bomba de Hiroshima (Zehner, 2012)

Durante el período inicial posterior al accidente, los isótopos liberados más significativos desde el punto de vista biológico fueron yodos radioactivos, principalmente el yodo 131 y otros yoduros de corta vida (132, 133).

La absorción de yodo radioactivo por ingestión de alimentos y agua contaminados y por inhalación resultó en una seria exposición interna a la glándula tiroides de las personas.

Durante los 4 años posteriores al accidente, exámenes médicos detectaron cambios sustanciales en el estado funcional de la tiroides en los niños expuestos, especialmente menores de 7 años de edad (Nikiforov y Gnepp, 1994).

7- Usos bélicos

Según Fernández y González (2015) es muy difícil separar la industria nuclear civil de la militar ya que los residuos de las centrales nucleares, como plutonio y uranio empobrecido, son materia prima en la fabricación de armas nucleares. El plutonio es la base de las bombas atómicas, mientras que el uranio se usa en proyectiles. 

El crecimiento de la energía nuclear ha aumentado la capacidad de las naciones de obtener uranio para armas nucleares. Es bien sabido que uno de los factores que llevan a varios países sin programas de energía nuclear a expresar interés en esta energía, es el fundamento que tales programas les podrían ayudar a desarrollar armas nucleares. (Jacobson y Delucchi, 2011).

Un aumento mundial a gran escala de las instalaciones de energía nuclear puede poner al mundo en riesgo ante una posible guerra nuclear o ataque terrorista. Hasta la fecha, el desarrollo o intento de desarrollo de armamento nuclear de países como India, Irak y Corea del Norte se ha realizado en secreto en instalaciones de energía nuclear (Jacobson y Delucchi, 2011).

No se producen gases de efecto invernadero

Durante la obtención de la energía atómica, desde las centrales nucleares, no se producen gases de efecto invernadero, como el CO2 o el N2O. El humo blanquecino que sale de las chimeneas de las centrales nucleares no es humo con gases, sino que en realidad se trata de vapor de agua, ya que se usa agua durante el proceso de fisión de los núcleos y esta se evapora. Por tanto, las chimeneas no contaminan el aire.

Se reduce la dependencia del petróleo

el hecho de producir más cantidad de electricidad y otras energías, como la térmica, con energía atómica hace que se reduzca el uso de combustibles fósiles para obtener electricidad. Algo que actualmente es muy conveniente porque se están consumiendo más combustibles fósiles de los que se producen, por tanto nos estamos quedando sin reservas.

Daña menos al medio ambiente

La producción de este tipo de energía provoca un daño menor al medio ambiente, ya que se evita la emisión de gases de efecto invernadero así como el uso de combustibles fósiles. Evidentemente, los daños no son nulos, pero en este sentido se consideran menores.

Esta visión es la que defienden los que están a favor del uso de este tipo de energía, pero todo tiene inconvenientes, como veremos a continuación, los cuales son usados en las explicaciones de quienes están en contra de su uso. No obstante, hay que ver que todos estos argumentos mencionados, positivos y negativos, son reales.

El accidente de Chernóbil¹​ fue un accidente nuclear sucedido en la central nuclear Vladímir Ilich Lenin (a 3 km de la ciudad de Pripyat, actual Ucrania) el sábado 26 de abril de 1986. Considerado, junto con el accidente nuclear de Fukushima I en Japón en 2011, como el más grave en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (accidente mayor, nivel 7), constituye uno de los mayores desastres medioambientales de la historia.

Aquel día, durante una prueba en la que se simulaba un corte de suministro eléctrico, un aumento súbito de potencia en el reactor 4 de esta central nuclear produjo el sobrecalentamiento del núcleo del reactor nuclear, lo que terminó provocando la explosión del hidrógeno acumulado en su interior. Básicamente se estaba experimentando con el reactor para comprobar si la energía de las turbinas podía generar suficiente electricidad para las bombas de refrigeración en caso de fallo (hasta que arrancaran los generadores diésel). La cantidad de dióxido de uranio, carburo de boro, óxido de europio, erbio, aleaciones de circonio y grafitoexpulsados,​ materiales radiactivos y/o tóxicos, que se estimó fue unas 500 veces mayor que el liberado por la bomba atómica arrojada en Hiroshima en 1945, causó directamente la muerte de 31 personas y forzó al gobierno de la Unión Soviética a la evacuación repentina de 116 000 personas provocando una alarma internacional al detectarse radiactividad en al menos 13 países de Europa Central y Oriental.

14:46 JST (tiempo estándar de Japón (UTC+9) se produjo un terremoto magnitud 9,0 en la escala sismológica de magnitud de momento, en la costa noreste de Japón. Ese día los reactores 1, 2 y 3 estaban operando, mientras que las unidades 4, 5 y 6 estaban en corte por una inspección periódica.​ Cuando el terremoto fue detectado, las unidades 1, 2 y 3 se apagaron automáticamente (llamado SCRAM en reactores con agua en ebullición).​ Al apagarse los reactores, paró la producción de electricidad. Normalmente los reactores pueden usar la electricidad del tendido eléctrico externo para los sistemas de enfriamiento y del cuarto de control, pero la red fue dañada por el terremoto. Los motores diésel de emergencia para la generación de electricidad comenzaron a funcionar normalmente, pero se detuvieron abruptamente a las 15:41 con la llegada del tsunami que siguió al terremoto.

La ausencia de un muro de contención adecuado para los tsunamis de más de 38 metros que han sucedido en la región permitió que el maremoto (de 15 metros en la central y hasta 40,5 en otras zonas) penetrase sin oposición alguna. La presencia de numerosos sistemas críticos en áreas inundables facilitó que se produjese una cascada de fallos tecnológicos, culminando con la pérdida completa de control sobre la central y sus reactores.