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CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE |
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En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial. En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que producían el 17% de la electricidad del mundo. En los años cincuenta y sesenta esta forma de generar energía fue acogida con entusiasmo, dado el poco combustible que consumía (con un solo kilo de uranio se podía producir tanta energía como con 1000 toneladas de carbón). Pero ya en la década de los 70 y especialmente en la de los 80 cada vez hubo más voces que alertaron sobre los peligros de la radiación, sobre todo en caso de accidentes. El riesgo de accidente grave en una central nuclear bien construida y manejada es muy bajo, pero algunos de estos accidentes, especialmente el de Chernobyl (1986) que sucedió en una central de la URSS construida con muy deficientes medidas de seguridad y sometida a unos riesgos de funcionamiento alocados, han hecho que en muchos países la opinión pública mayoritariamente se haya opuesto a la continuación o ampliación de los programas nucleares. Además ha surgido otro problema de difícil solución: el del almacenamiento de los residuos nucleares de alta actividad. Obtención de energía por fisión nuclear convencional. El sistema más usado para generar energía nuclear utiliza el uranio como combustible. En concreto se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originándose dos átomos de un tamaño aproximadamente mitad del de uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena. La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor. Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad. El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Suele hallarse casi siempre junto a rocas sedimentarias. Hay depósitos importantes de este mineral en Norteamérica (27,4% de las reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%). El mineral del uranio contiene tres isótopos: U-238 (9928%), U-235 (0,71%) y U-234 (menos que el 0,01%). Dado que el U-235 se encuentra en una pequeña proporción, el mineral debe ser enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentración de U-235 a un 3%, haciéndolo así útil para la reacción. El uranio que se va a usar en el reactor se prepara en
pequeñas pastillas de dióxido de uranio de unos milímetros,
cada una de las cuales contiene la energía equivalente a una tonelada
de carbón. Estas pastillas se ponen en varillas, de unos 4 metros
de largo, que se reúnen en grupos de unas 50 a 200 varillas. Un
reactor nuclear típico puede contener unas 250 de estas agrupaciones
de varillas. Producción de electricidad en la central nuclear Una central nuclear tiene cuatro partes:
En las centrales nucleares habituales hay un circuito primario de agua en el que esta se calienta por la fisión del uranio. Este circuito forma un sistema cerrado en el que el agua circula bajo presión, para que permanezca líquida a pesar de que la temperatura que alcanza es de unos 293ºC. Con el agua del circuito primario se calienta otro circuito de agua, llamado secundario. El agua de este circuito secundario se transforma en vapor a presión que es conducido a una turbina. El giro de la turbina mueve a un generador que es el que produce la corriente eléctrica. Finalmente, el agua es enfriada en torres de enfriamiento,
o por otros procedimientos.
Figura 7-5 > Esquema del funcionamiento de una central nuclear En las centrales nucleares habituales el núcleo
del reactor está colocado dentro de una vasija gigantesca de acero
diseñada para que si ocurre un accidente no salga radiación
al ambiente. Esta vasija junto con el generador de vapor están colocados
en un edificio construido con grandes medidas de seguridad con paredes
de hormigón armado de uno a dos metros de espesor diseñadas
para soportar terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran
contra él. Repercusiones ambientales de la energía nuclear Una de las ventajas que los defensores de la energía nuclear le encuentran es que es mucho menos contaminante que los combustibles fósiles. Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos contaminantes a la atmósfera. Los que se oponen a la energía nuclear argumentan
que el hecho de que el carbón y, en menor medida el petróleo
y el gas, sean sucios no es un dato a favor de las centrales nucleares.
Que lo que hay que lograr es que se disminuyan las emisiones procedentes
de las centrales que usan carbón y otros combustibles fósiles,
lo que tecnológicamente es posible, aunque encarece la producción
de electricidad. Problemas de contaminación radiactiva En una central nuclear que funciona correctamente la liberación de radiactividad es mínima y perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera. El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes en algunas de las más de 400 centrales nucleares que hay en funcionamiento. Una planta nuclear típica no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por un accidente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones. También puede escapar, por accidente, el agua del circuito primario, que está contenida en el reactor y es radiactiva, a la atmósfera. La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy
baja, pero cuando suceden sus consecuencias son muy graves, porque la radiactividad
produce graves daños. Y, de hecho ha habido accidentes graves. Dos
han sido más recientes y conocidos. El de Three
Mile Island, en Estados Unidos, y el de Chernobyl, en la antigua URSS. Almacenamiento de los residuos radiactivos Con los adelantos tecnológicos y la experiencia
en el uso de las centrales nucleares, la seguridad es cada vez mayor, pero
un problema de muy difícil solución permanece: el almacenamiento
a largo plazo de los residuos radiactivos que se generan en las centrales,
bien sea en el funcionamiento habitual o en el desmantelamiento, cuando
la central ya ha cumplido su ciclo de vida y debe ser cerrada. Cuando dos núcleos atómicos (por ejemplo de hidrógeno) se unen para formar uno mayor (por ejemplo helio) se produce una reacción nuclear de fusión. Este tipo de reacciones son las que se están produciendo en el sol y en el resto de las estrellas, emitiendo gigantescas cantidades de energía. Muchas personas que apoyan la energía nuclear ven en este proceso la solución al problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno, que es muy abundante. Además es un proceso que, en principio, produce muy escasa contaminación radiactiva. La principal dificultad es que estas reacciones son muy
dificiles de controlar porque se necesitan temperaturas de decenas de millones
de grados centígrados para inducir la fusión y todavía,
a pesar de que se está investigando con mucho interés, no
hay reactores de fusión trabajando en ningún sitio.
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| Tema7: Energía >> Energía nuclear |
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