La energía nuclear es un tema que ha captado el interés de muchos países por décadas. Desde su uso en la guerra; temor que se ha hecho vigente hoy más que nunca con la guerra entre Rusia y Ucrania, como en la generación de energía, siempre se ha considerado una tecnología misteriosa y peligrosa.
A pesar de ello, en los últimos años y a pesar del temor existente, muchas personas han puesto su mirada en la energía nuclear, reemplazando el miedo del pasado en su necesidad para el futuro. En este artículo vas a aprender qué es la energía nuclear, cómo se produce, sus características, usos y algunas otras cosas que van a hacer de tu interés.
¿Qué es la energía nuclear?
Llamamos energía nuclear a la forma de energía que se logra liberar al dividir o fusionar el núcleo del átomo, el cual se encuentra formado por protones y neutrones. Esta poderosa fuente de energía se puede generar de dos maneras: A través de la fisión, se logra dividir el núcleo de los átomos, y a través de la fusión, se logran fusionar los núcleos.
La energía nuclear que se emplea actualmente en todo el planeta para generar electricidad es a través de la fisión nuclear. La tecnología para generar electricidad a partir de la fusión nuclear todavía se encuentra en fase de desarrollo.
¿Cómo funciona y como se produce la energía nuclear?
La energía nuclear se da a partir de los átomos, los cuales son elementos minúsculos que se encuentran formando todo lo que nos rodea. Los átomos están formados por otros elementos cargados positiva y negativamente que giran alrededor de su núcleo, llamados protones y electrones.
Los protones contienen una carga eléctrica positiva y atraen a los electrones que llevan una carga negativa. Los electrones y protones orbitan alrededor del núcleo, al igual que los planetas orbitan alrededor del sol.
Los electrones más cercanos a los protones tienen la atracción más potente, y los electrones, más alejados de los protones su poder de atracción es significativamente más débil.
Los electrones con atracción más débil pueden liberarse de su órbita, y al aplicársele una fuerza pueden enviarse a otro átomo. Cuando ocurre este intercambio de electrones, los electrones crean electricidad.
Los enlaces que unen a las partículas del núcleo, son portadores de una inmensa carga de energía. Este enlace, cuando se rompe a través de la fisión nuclear, produce la división de átomo, liberando energía nuclear, la cual es utilizada para generar electricidad.
¿Qué es la fisión nuclear?
La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos de menor tamaño, produciendo una reacción que libera energía. Cuando por ejemplo, el núcleo de un átomo de uranio-235 es golpeado por un neutrón, este se divide en dos núcleos más pequeños.
Estos dos o tres neutrones adicionales golpean otros átomos de uranio-235, lo cual también provocará que sus núcleos se dividan y generen neutrones adicionales en un efecto multiplicador, que va a generar una reacción en cadena en una fracción de segundo.
Cuando esta reacción se produce, se libera energía en forma de calor y radiación. El calor es convertido en electricidad en una central de energía nuclear, de similar manera a como se utiliza el calor de la combustión de combustibles fósiles como el carbón, el gas y el petróleo para generar electricidad.
¿Cómo funciona un reactor de energía nuclear?
El reactor nuclear es la máquina que se encarga de controlar la fisión nuclear y las reacciones nucleares en cadena que se producen en una central nuclear. En el interior de estos reactores es donde se genera estos procesos. Por lo general, el método que se usa para sostener la reacción en cadena producida por la fisión nuclear para generar energía es el uso del uranio como combustible nuclear.
El uranio es comprimido en gránulos y almacenado en barras de combustible. Una sola pastilla de uranio enriquecido puede producir aproximadamente la misma cantidad de electricidad generada por una tonelada de carbón. Estas barras se asignan luego a un conjunto de combustible, un grupo de 200 barras de combustible o más.
Un reactor nuclear típico permite la contención de cientos de elementos combustibles. Dentro del compartimiento del reactor llamado recipiente del reactor, son sumergidas en agua de enfriamiento y moderación las barras de combustible.
El agua modera la producción repetida de neutrones resultantes de la fisión, mientras que las barras de control se insertan y retiran para reducir o aumentar las velocidades de reacción. Al mismo tiempo, el calor producido por la fisión transforma el agua en el vapor que necesita una turbina para operar.
¿Para qué se utiliza la energía nuclear?
La energía nuclear produce calor, y este calor es a su vez utilizado para crear vapor. Este vapor de producción nuclear es el que se utiliza luego para impulsar una turbina que es la que genera electricidad a medida que va girando. El calor producido por la fisión nuclear y la energía de vapor se utilizan para generar electricidad.
La energía nuclear es además la segunda mayor fuente mundial de electricidad baja en carbono después de la energía hidroeléctrica. Es la principal fuente de energía eléctrica que no emite al producir energía, lo que representa más del 70 % de la energía libre de gases de efecto invernadero.
A diferencia de la energía eólica y la y la energía solar, la producción de energía nuclear puede ocurrir independientemente de los patrones del viento o la hora del día.
Beneficios ambientales de la energía nuclear
La energía nuclear ofrece mucho de los mismos beneficios de la energía hidroeléctrica. Tiene el beneficio adicional de que la construcción de un reactor nuclear no necesita destruir los hábitats que requiere la energía hidroeléctrica.
Los reactores nucleares no contaminan el aire ni producen gases de efecto invernadero como otras fuentes de energía de combustibles fósiles o el carbón. Es relativamente más rentable, ya que cuenta con una producción de energía de referencia independientemente de variables como el viento o la exposición al sol.
Estas son algunas de las razones por la que en el mundo se ha incrementado el uso de la energía nuclear y cada vez se construyen más plantas de energía nuclear.
