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La energía nuclear

En Chile, el debate respecto al uso de la energía nuclear vuelve a encenderse luego de los accidentes de las plantas nucleares niponas, a raiz del reciente terremoto y tsunami que afectaron al país. A continuación veremos cómo funciona este tipo de energía.

Planta nuclear en Grafenrheinfeld, Alemania.

Esta es una roca de uranio, tal como existe en la naturaleza. Para poder ser utilizado en las plantas nucleares el uranio debe ser enriquecido.  

Así lucía la planta nuclear de Chernobil después del trágico accidente. La imprudencia humana y el mal diseño de las instalaciones conspiraron para que el cuarto reactor estallara.

Existen dos procesos nucleares de los que se puede obtener energía: la fisión y la fusión del átomo. Como hay sólo una letra de diferencia, vamos a hablar de ambos por separado.

Fisión nuclear.

La fisión nuclear consiste en dividir átomos. Para esto se requieren átomos pesados como el uranio, pues son más fáciles de dividir. El uranio es un material radiactivo inestable, le sobran neutrones, es como una micro con neutrones colgando, choca con otra micro y salen volando neutrones para todos lados. Por poner un ejemplo, un átomo de hierro por más que lo muevas y lo choques no le pasa nada, porque en el hierro los neutrones van sentados con cinturón de seguridad.

Cuando los neutrones de un átomo de uranio salen disparados, chocan con los neutrones vecinos, que a su vez producto de la colisión salen disparados y chocan con sus otros vecinos y se produce la famosa reacción en cadena. Como resultado de estas colisiones el sistema libera mucha más energía de la que se utilizó para originar el fenómeno: es como cuando se provoca un gran incendio con un pequeño fósforo.

Para que el fenómeno funcione bien los átomos tienen que estar muy cerca unos de otros, y por eso se usa uranio enriquecido, que es lo mismo que Uranio concentrado.

Una vez iniciada la reacción en cadena los científicos van frenando los neutrones para que choquen menos, al frenarlos ellos transfieren calor. Imagina que vas en bicicleta y tratas de frenar con el pie, la suela del zapato se calienta por el roce con el suelo: lo mismo sucede con los neutrones. Por eso tranfieren calor, calientan una masa de algún material y luego ese calor se transforma en energía eléctrica.

Pero hay que controlar la reacción en cadena para que no se transforme en una bomba atómica. Las plantas nucleares van jugando con el flujo del calor, si hay demasiados neutrones chocando, se bloquea el combustible y se va manteniendo un determinado equilibrio.

Fusión nuclear.

La otra forma en que se obtiene energía, como decíamos al comienzo, es la fusión, que al contrario de la fisión consiste en hacer que dos núcleos atómicos livianos se unan, dando lugar a un núcleo atómico más pesado. Se hace con átomos livianos como el deuterio, que al unirse forman un átomo de helio.

El núcleo atómico resultante de la fusión de los dos núcleos pesa menos que la suma de los dos núcleos fusionados. Es importante saberlo para entender por qué este proceso genera cantidades tan grandes de energía. La pequeña diferencia de peso se debe a que una parte de la masa se transforma en energía. De acuerdo a la ecuación de Einstein: E = mc2, la energía liberada es igual la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (300000 km/s aproximadamente). Cualquier número que multipliquemos por el cuadrado de la velocidad de la luz va a dar una cifra inmensamente grande.

La fusión es un proceso más limpio que la fisión porque trabaja con elementos más livianos y los desechos radiactivos que genera duran mucho menos tiempo. Por desgracia el único lugar donde ocurren reacciones de fusión atómica en forma estable es en las estrellas. Todavía no se logra generar tantos elementos de fusión que el sistema pueda entregar más energía que la que se le suministra.

Una planta nuclear típica utiliza Uranio enriquecido para calentar agua y transformarla en vapor, este vapor empuja un generador, produciendo electricidad. Luego el vapor se enfría y vuelve a precipitarse en forma de agua para repetir el ciclo.

¿Cuáles son las desventajas de la energía nuclear?

1. El peligro de que ocurran accidentes catastróficos.
La posibilidad de ocurrencia de accidentes nucleares, aunque es pequeña, existe, y eso ha quedado probado en accidentes sufridos en varios lugares del mundo, con consecuencias que, como en el caso de Chernobil, han sido lamentables. 

2. La generación de residuos radiactivos peligrosos.
Las centrales nucleares tienen la gran ventaja de no arrojar muchos contaminantes a la atmósfera durante su funcionamiento, sin embargo generan residuos radiactivos que es necesario almacenar durante largos períodos de tiempo.

3. Varios de los países que actualmente tienen bombas atómicas comenzaron construyendo centrales nucleares para uso pacífico, por lo que la masificación de la energía nuclear podría aumentar el peligro de que sean lanzadas bombas atómicas. 

¿Cuáles son las ventajas  de la energía nuclear?

La generación de energía nuclear no contamina la atmósfera ni contribuye al calentamiento global del planeta provocado por la utilización del carbón y el petróleo. También se evita el peligro de los derrames de petróleo que contaminan el mar cada cierto tiempo. Por último, pequeñas cantidades de uranio pueden generar una cantidad muy grande de energía eléctrica, en comparación con el carbón, el petróleo y el gas natural.

Información

Técnica

Fecha de Modificación14/03/2011
Descripción BreveArtículo para estudiantes, donde se explican los aspectos generales de la energía nuclear.
IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile

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