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Energía nuclear: qué es, ventajas y desventajas

Energía nuclear: qué es, ventajas y desventajas. Nuestra idea es que una vez termines de leer, sepas mucho más de la energía nuclear, su procedencia, sus aprovechamientos, sus peligros y todo lo que nos dé tiempo a contarte. De momento, energía nuclear: qué es, ventajas y desventajas. Más adelante, ampliaremos información.

Qué es la energía nuclear

Qué es la energía nuclear o empezar por lo básico. Se trata de la energía que hay en la parte central de un átomo, o las partículas más pequeñas en las que el ser humano puede dividir un material. En un átomo encontramos neutrones y protones, dos partículas que están unidas gracias, precisamente, a la energía nuclear.

En este caso, gracias a la tecnología sabemos qué es la energía nuclear y sabemos que esa energía es transformada en otras clases de energía que se aprovechan en el día a día. Desde energía eléctrica a la energía cinética, aunque es la primera la más habitual y la que genera más beneficios a las centrales nucleares que la producen.

Para llegar a ese punto, los ingenieros tienen dos caminos. El primero es romper el núcleo de un átomo, en lo que se llama fisión nuclear. En el segundo caso, la fusión nuclear, lo que se hace es fusionar el núcleo de dos átomos. No obstante, esta segunda alternativa es altamente complicada. Sin ir más lejos, es la opción que toma el sol para producir energía. El ser humano aún no ha alcanzado ese nivel, y opta por la fisión nuclear en los reactores.

Cuando se lleva a cabo una fisión nuclear, los átomos pierden una pequeña cantidad de masa. Esa masa, a pesar de su diminuto tamaño, desprende una cantidad de energía calorífica tremenda que puede ser aprovechada. Esto es, precisamente, lo que mostró Albert Einstein al mundo con su famosa E=mcen 1905. La Energía es igual a la masa por la velocidad de la luz en el vacío al cuadrado.

Características de la energía nuclear

Una de las principales características de la energía nuclear es que puede obtenerse por fisión o fusión, dependiendo del peso de las partículas y si éstas son unidas o divididas.

Es importante destacar también que las reacciones de la energía nuclear pueden ser tanto controladas como no. Los casos en los que estas reacciones puedes ser controladas son aquellos que se suelen dar en reactores nucleares, y en los que se produce de esta forma la energía eléctrica, térmica o mecánica. Tanto los materiales usados como el diseño de las instalaciones son completamente diferentes en cada uno de los casos.

La energía nuclear puede transformarse también de forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear. Existen distintas disciplinas y técnicas que usan de base la energía nuclear. Pueden ir desde la generación de electricidad en las centrales nucleares hasta las técnicas de análisis de datación arqueológica, la medicina nuclear usada en los hospitales para tratamientos, etc.

En la actualidad, una de las características más importantes de la energía nuclear es que la industria nuclear de fisión puede presentar varios peligros, llegando a ser éstos muy perjudiciales para el medio ambiente y los seres vivos si son liberados a la atmósfera o vertidos sobre el medio ambiente.

La muerte o mutaciones en futuras generaciones son algunos de estos posibles peligros. Pero aún más reales son los peligros de la radiación y el riesgo constante de una explosión nuclear.

Tipos de energía nuclear

Podemos distinguir dos tipos de energía según su proceso de fabricación:

  • La energía nuclear se produce por fisión. Se trata de un un proceso en donde se produce la ruptura de un núcleo atómico grande en dos más pequeños.
  • La energía nuclear se produce por fusión. En este caso, la unión de dos o más núcleos atómicos menores forman uno mayor.

Son procesos totalmente diferentes, pero de ambos, partiendo de los átomos, conseguimos la energía que necesitamos.

En el siguiente punto, entramos en los detalles de estos dos tipos de producción de la energía nuclear.

Cómo se obtiene la energía nuclear

Cómo se obtiene la energía nuclear es la gran pregunta. Y la gran respuesta es mediante los reactores nucleares de potencia. Unas potentes y modernas máquinas cuyo combustible es uranio enriquecido. Y ahí está la complicación del proceso. El uranio es un elemento natural pero al enriquecerlo, se vuelve inestable y peligroso. A pesar de ello, su inestabilidad beneficia el proceso de división del átomo, que es lo que se busca con el reactor.

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El problema cómo se obtiene la energía nuclear es que las reservas de uranio, como pasa con otros elementos, son limitadas y terminarán por agotarse. Es más, muchas empresas y países optan por energías renovables como el sol o el viento, mucho menos peligrosas y más sencillas de llevar a buen puerto. Pero claro, los usos que concede la energía nuclear, no los da la eólica o la solar.

Hablamos, sin ir más lejos, del uso militar que se puede dar a esta práctica, con la fabricación de bombas atómicas que pueden causar verdaderas masacres en cualquier punto del mundo. De hecho, la mayoría de países tienen firmados acuerdos y pactos de no agresión con este tipo de armas. El problema es que no todos lo han firmado y, precisamente, son quienes no lo hacen, quienes disponen de estas armas de destrucción masiva.

Cómo se produce la energía nuclear

Como venimos comentando a lo largo de este post, la energía nuclear es la energía que se libera durante el proceso de fusión o fisión del núcleo de los átomos como producto de una reacción nuclear.

La cantidad de energía que podemos obtener a través de estos procesos es mucho mayor que el que se pueda llevar a cabo en cualquier otro proceso. Esto se traduce en que una pequeña cantidad de masa llega a proporcionar mucha energía. Un ejemplo de ello es que la cantidad de energía que puede producir 1 kg de uranio es equivalente a la energía que llegan a proporcionar 200 toneladas de carbón.

Esta diferencia es realmente impresionante. Por este motivo, la energía nuclear es una de las más baratas de fabricar, pero también de las más peligrosas por los riesgos y peligros que entraña.

Cómo se produce la energía nuclear | Fisión Nuclear

El proceso de la fisión nuclear es una reacción que se produce en el núcleo del átomo que consiste en romper este núcleo a través del impacto de un neutrón.

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En este núcleo hay almacenada una gran cantidad de energía, y debido a ella tanto los protones como los neutrones permanecen unidos. Esta energía con la fisión en parte se libera y se transforma a su vez en forma de calor y de radiaciones. Éstas últimas son muy perjudiciales y dañinas para los seres vivos.

En la fisión, el átomo queda dividido en partículas más pequeñas, pero no son inferiores a la mitad de la masa original, sino que además posee dos o tres neutrones más. Al separarse este átomo, se libera la energía que mantiene los neutrones y los protones unidos. Cuando tiene lugar una reacción en cadena, debido a que una de las partes se una a otros neutrones, se produce una vez más una fisión nuclear, volviéndose a liberar energía.

Cómo se produce la energía nuclear | Fusión Nuclear

En el caso de la fusión, no se separan los átomos, sino lo que hace este proceso es es unirlos, para crear otro más pesado.

Para que se pueda llevar a cabo la fusión nuclear, debe darse una temperatura muy elevada que proporcione que los átomos se separen de los electrones y se aproximen a otros, venciendo las fuerzas de repulsión electroestáticas.

En la mayoría de los casos, suelen ser átomos ligeros los empleados para poder obtener la reacción nuclear en la que los núcleos llegan a unirse. Se suelen utilizar átomos de hidrógeno y sus isótopos, que se unen al hidrógeno para crear una molécula más pesada. De esta unión se genera una reacción, emite energía y una serie de partículas que emiten la energía cinética. Debido a la cantidad de energía concentrada y que llega a liberarse en forma de rayos gamma, nos encontramos la energía procedente de la fusión nuclear, en estado de plasma.

Para qué sirve la energía nuclear

La mayor parte de la energía nuclear se utiliza para crear electricidad. En algunos países europeos como Francia el 80% de la energía que se utiliza es nuclear. De esta manera, el país franco carece de la necesidad de tener fabricas que quemen combustibles fósiles para lo que tendría que llevar a cabo la importación de carbón u otros combustibles.

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En EE.UU., la energía nuclear se utiliza para proporcionar energía a un 20% del país, aunque hay zonas en las que el porcentaje de este tipo de energía es más alto.

Otro porcentaje pequeño de energía nuclear es utilizado en situaciones bélicas para propulsar barcos o submarinos. Además, como veremos en los siguientes puntos, la energía nuclear sirva para diferentes tipos de uso en el mundo de la minería, la medicina, el medio ambiente, la hidrología, la cosmología e incluso en el arte.

Si este tipo de energía se utiliza y almacena de forma adecuada puede convertirse en una fuente importante de energía para el mundo sin dañar el medio ambiente con polución ni las emisiones. También se puede explorar el uso de la energía nuclear para la expansión de naves y automóviles en un futuro.

Ventajas y desventajas de la energía nuclear

Las ventajas y desventajas de la energía nuclear parecen más o menos claras. El problema es que quienes manejan este tipo de energía, no van a consultar a nadie antes de utilizarla. No obstante, no viene mal estar informado. Éstas son las ventajas y desventajas de la energía nuclear.

Ventajas

  • La energía nuclear permite la creación de electricidad con mucho menos gasto y mayor rapidez que haciéndolo con combustible fósil. Además, estos están a un paso de desaparecer y su nivel de contaminación al medio ambiente es altísimo, por lo que hay que buscar alternativas para generar electricidad. De hecho, la previsión de que desaparezcan, llevará a tenerlos a un precio tan absurdo, que serán inaccesibles para la mayoría de gente.
  • La energía nuclear cunde mucho. Con una cantidad mínima de combustible, se puede obtener una cantidad increíble de energía. Este hecho se suma a que se ahorraría materia prima, pero también en transporte o extracción, lo que permitiría bajar los precios a la electricidad. Mucho de este presupuesto se va en el proceso de enriquecer el uranio. Aproximadamente 2 de cada 10 euros invertidos.
  • Una central nuclear no descansa lo cual puede influir en estabilizar los precios. Se estima que una central nuclear genera electricidad durante el 90% de su vida laboral. No le influye el clima u otros elementos externos, como a los combustibles, por lo que las subidas desmesuradas de precio podrían estar más controladas.
  • De hecho, al no depender de factores externos, la energía nuclear permite planificar a largo plazo o no estar pendiente de si sale el sol, si llueve o si hace viento. La energía nuclear generará siempre lo mismo.
  • Potenciar la energía nuclear, reduciría el uso de fósiles, reduciendo de forma considerable el calentamiento global. Un aire más limpio en todo el mundo, ayudaría a una mejor salud de sus habitantes, con menos enfermedades y una mayor calidad de vida.

Desventajas

  • Es cierto que el consumo de combustibles fósiles bajaría, pero no tanto como parece. Sin ir más lejos, la central nuclear requiere del transporte por carretera para recibir materiales.
  • Las máquinas son infalibles, pero el ser humano no lo es. Un problema o un error humano en una central nuclear, puede desatar una catástrofe titánica. Tenemos dos ejemplos en Chernobyl y Fukushima, donde murieron decenas de miles de personas y otros tantos tuvieron secuelas de por vida.
  • La gestión de los residuos es un gran problema en una central nuclear. Dónde llevarlos y que no sea nocivos es importante, porque tardan décadas en perder la radioactividad, con lo que ello conlleva.

Formas de aprovechamiento de la energía nuclear

Las formas de aprovechamiento de la energía nuclear son muchas y variadas. Bastantes más de las que todo el mundo se piensa. Y es que hablar de las formas de aprovechamiento de la energía nuclear, nos lleva siempre a la electricidad. Y no vamos mal desencaminados, pero debemos ampliar la vista porque la energía nuclear es más productiva de lo que parece.

Así, desde el descubrimiento de la energía nuclear, la también conocida como radioactividad, las aplicaciones que se han llevado a cabo con ellas han sido maravillosas. Eso sí, igual que han ayudado, por ejemplo en el ámbito sanitario y personal, también han arrasado en algunas guerras.

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No obstante, lo habitual y lo que se viene haciendo desde hace años, es que las formas de aprovechamiento de la energía nuclear sean pacíficas y con fines de desarrollo. Así las cosas, entre las formas de aprovechamiento de la energía nuclear son:

  • Electricidad – Las centrales nucleares producen el 25% de electricidad que se consume en España a lo largo de un año.
  • Medicina – Las pruebas diagnósticas y algunos tratamientos han mejorado de forma notable gracias a la radioactividad. Radioterapia o gammagrafía son sólo dos ejemplos.
  • Minería – Las sondas nucleares ayudan a verificar la composición de las capas de la corteza terrestre.
  • Medio Ambiente – Avances tremendos en la detección y análisis de varios elementos contaminantes gracias a la energía nuclear.
  • Exploración espacial – Satélites y sondas espaciales están propulsados por combustible nuclear
  • Hidrología – El ciclo del agua es controlado mediante isótopos que pueden llegar a puntos bajo tierra y comprobar su grado de contaminación
  • Industria – Los procesos industriales y el control de calidad han dado un salto de calidad gracias a la energía nuclear.
  • Agricultura – Las plagas de insectos están más controladas y los cultivos se conservan mejor gracias a la radioactividad.
  • Cosmología – Gracias a la radiactividad de los meteoritos, podemos saber con certeza los años que tiene el universo.
  • Arte – Al igual que el cosmos, la energía nuclear permite datar y autenticar obras de arte. Además, ayuda sobremanera en su restauración.

Combustible nuclear

El combustible nuclear es tan potente que, de momento, la aplicación al día a día parece complicada. No obstante, para la carrera espacial ha venido de maravilla. De hecho, los radioisótopos son el principal combustible nuclear para llegar al espacio, desde 1961. Desde reactores a cohetes, la energía nuclear ha sido la que ha elevado todo más allá de la atmósfera.

El secreto es convertir la bestial energía de los radioisótopos, en electricidad y así que la nava pueda funcionar con normalidad. El resto de elementos, como los robots no tripulados o los equipos de transmisión de datos, también se benefician de este combustible nuclear.

Son el plutonio 238, el cobalto 60 o el estroncio 90, las fuentes radiactivas mínimas que dan cobertura a los elementos de la nave. Cómo será su potencia, que pueden generar energía durante dos años.

En los últimos tiempos, ha sido Rusia quien más ha utilizado fuentes de energía de fisión nuclear. Básicamente, se han centrado en viajes espaciales, pero también en alcanzar el mejor diseño de la historia. Estados Unidos no le va a la zaga y anda en lo mismo.

Aplicaciones de la energía nuclear

Las aplicaciones de la energía nuclear son variadas, pero la principal sigue siendo la electricidad. La fisión nuclear que generan en las plantas, se convierte en energía térmica que, en un último estadio, pasa a ser electricidad aprovechable. Es la más importante de las aplicaciones de la energía nuclear. Ni mucho menos la única.

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  • Aplicaciones militares – Parece inevitable que haya quien aplique la energía nuclear a hacer el mal. Es lo que hay. Las armas nucleares, como la bomba atómica, son letales a niveles desorbitados. A pesar de ello, se siguen fabricando y mejorando. No es la única arma en la que se trabaja con energía nuclear.
  • Aplicaciones industriales – Imprescindible es la energía nuclear en la fabricación de elementos plásticos y la esterilización de productos de usar y tirar.
  • Agricultura – La llegada de los isótopos al campo ha sido una bendición. Para empezar, la energía nuclear ayuda a controlar algunas plagas letales de insectos. No sólo eso. Ayuda a potenciar la calidad del cultivo, a aprovechar el agua disponible o a potenciar la labor de los fertilizantes. ¿Se puede ser más completo?
  • Alimentación – La energía nuclear es imprescindible en la conservación de alimentos. Es más, no son pocos los países que permiten a sus empresas radiar algunos alimentos para conservarlos.
  • Medio Ambiente – A la hora de evaluar la contaminación de un lugar, los isótopos dan una medida exacta de la cantidad, además de su procedencia. Por otro lado, los haces de electrones, ayudan a mitigar la labor de erosión que están haciendo los combustibles fósiles. Además, paraliza o ralentiza el efecto invernadero y la conocida lluvia ácida.
  • Tecnología nuclear – Del carbono 14 a la energía nuclear. La datación que ofrece la tecnología nuclear es casi perfecta. Tanto de rocas o petróleo, como de maderas o huesos. Todo vale.

Tratamiento de residuos nucleares

El tratamiento de residuos nucleares es un proceso lógico para que el sobrante radioactivo no acabe en cualquier sitio y genere problemas en el entorno. Así, un grupo de físicos y químicos se encargan de gestionar la basura nuclear.

En el tratamiento de residuos nucleares hay que tener en cuenta tres elementos principales.

  • Reducción – Hay que dejar en la mínima expresión los residuos nucleares. Para ello, hay opciones como la centrifugación, la evaporación o la filtración.
  • Eliminación – En este caso, toca deshacernos de los residuos y, en este caso, toca o desgasificación o precipitación.
  • Cambio de composición – Se da cuando los residuos nucleares cambian de estado, pasando a sólido o, en otros casos, con la reacción de cementación.

De hecho, esta cementación es la que se da en instalaciones de baja y media actividad en España. Se lleva a cabo mediante residuos sólidos húmedos como resinas, lodos o concentrados. Todo parece muy complicado pero es tan sencillo como que la basura nuclear debe desaparecer pero no es fácil.

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