Energías no renovables (III). Energía nuclear

En un sentido amplio, la energía nuclear es la energía que se encuentra almacenada en el núcleo de los átomos, y que se desprende al desintegrarse dichos núcleos.

Una central nuclear es un tipo de central eléctrica en la que, en lugar de combustibles fósiles, se emplea uranio 235, un isótopo del uranio que se fisiona en núcleos de átomos más pequeños y libera una gran cantidad de energía de acuerdo con la ecuación de Einstein,  E = mc². La energía que se desprende en la rotura de estos núcleos atómicos se emplea para calentar agua que, convertida en vapor, accionará los álabes de unas turbinas que serán las encargadas de transmitir su movimiento giratorio a un generador que será el encargado de producir la electricidad.

Distinguimos dos tipos principales de energía nuclear, la de fisión y la de fusión nuclear:

La fisión nuclear consiste en la fragmentación de un núcleo "pesado" (con muchos protones y neutrones) en otros dos núcleos de, aproximadamente, la misma masa, al mismo tiempo que se liberan varios neutrones. Los neutrones que se desprenden en la fisión pueden romper otros núcleos y desencadenar nuevas fisiones en las que se liberan otros neutrones que vuelven a repetir el proceso y así sucesivamente, este proceso se llama reacción en cadena y en él se libera una gran cantidad de energía.

Para que esta reacción en cadena se produzca, es necesario usar sustancias que se desintegren fácilmente, es decir, sustancias radiactivas que, por su naturaleza, son peligrosas para el hombre si no se manejan con las precauciones adecuadas. La sustancia más usada es el uranio-235, aunque también se usan el uranio-233 y el plutonio-239. Como ya se ha apuntado, en estas reacciones una pequeña parte de masa se transforma en energía de acuerdo con la ecuación E = mc², por lo que se obtienen cantidades enormes de energá. Para que nos hagamos una idea: de 1 kg de carbón se obtienen 30 millones de julios, mientras que de 1 kg de uranio-235 se traduce en 8 trillones (doce ceros) de julios, es decir, unos dos millones de veces más energía. La utilización de la fisión nuclear, como todo, presenta ventajas e inconvenientes, estos son:
Ventajas: Con pequeñas cantidades de combustible producen mucha energía y las reservas de materiales nucleares son abundantes.
Inconvenientes: En las centrales nucleares se generan residuos de difícil eliminación (cementerios nucleares), además, el peligro de radiactividad exige la adopción de medidas de seguridad y control especiales que resultan muy costosas y, con todo, nunca, ni en este ni en otros aspectos se está libre al cien por cien del riesgo de sufrir un accidente nuclear.

La fusión nuclear consiste en la unión de varios núcleos "ligeros" (con pocos protones y neutrones) para formar otro más "pesado" y estable, con gran desprendimiento de energía, mayor incluso que la que se libera en la fisión. Para que los núcleos ligeros se unan, hay que vencer las fuerzas de repulsión que hay entre ellos y por eso, para iniciar este proceso, hay que suministrar una gran cantidad de energía ya que estos procesos en la naturaleza, (en las estrellas, por ejemplo) se suelen producir a temperaturas muy elevadas, de millones de grados centígrados.
La sustancia más adecuada para fusionarse es el hidrógeno (el átomo más sencillo) o alguno de sus isótopos para dar lugar a helio. La más adecuada es la fusión entre dos isótopos del hidrógeno, el deuterio y el tritio.
La energía nuclear de fusión será, probablemente, la fuente de energía del futuro. Es la misma reacción que produce la energía en las estrellas, en nuestro Sol, el calor y la luz que nos llegan de él se producen en reacciones de fusión nuclear. Por otra parte, la fusión nuclear tiene sus propias ventajas e inconvenientes:
Ventajas: No produce residuos radiactivos y el hidrógeno es muy abundante en la naturaleza.
Inconvenientes: Para iniciar la reacción hace falta una temperatura de 100 millones de grados centígrados y conseguir esta temperatura es muy difícil, sólo se ha podido alcanzar durante breves instantes con potentes rayos láser. Por otra parte está la dificultad de controlar la reacción para evitar el efecto avalancha de la reacción en cadena y el peligro de accidente.

En la infografía de Eroski se nos habla del uranio y sus tipos, de la fisión nuclear, del funcionamiento de una central nuclear, de sus dispositivos de seguridad y de las ventajas e inconvenientes de este tipo de energía. Muy completa, como siempre.

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