La energía nuclear o atómica es la que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado que es el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía mecánica a partir de reacciones atómicas. Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción, sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.
En 1932 James Chadwick descubrió la existencia del neutrón que Pauli había predicho en 1930, e inmediatamente después Enrico Fermi descubrió que ciertas radiaciones emitidas en fenómenos no muy comunes de desintegración eran en realidad estos neutrones. ... Se había llevado a cabo el descubrimiento de la fisión.
El 2 de diciembre de 1942, un grupo de físicos nucleares europeos, emigrados a los Estados Unidos y dirigidos por el físico italiano Enrico Fermi, ponían en marcha la primera reacción nuclear en cadena producida por el hombre en la historia de la energía nuclear con la intención de aplicar por primera vez la energía
La energía que libera el uranio al desintegrarse sus átomos produce calor con el que se hierve el agua que se encuentra en los reactores nucleares. Al hervir, el agua genera vapor con el que se mueven las turbinas que se encuentran dentro de los reactores, consiguiendo así producir electricidad.
¿Qué países son los mayores productores de energía nuclear?
- EEUU. 830.
- Francia. 437.
- Rusia. 195.
- China. 171.
- Corea. 165.
- Canadá 101.
- Alemania. ...
- Ucrania.
Ventajas
1- Alta densidad energética
El uranio es el elemento que comúnmente se utiliza en las plantas nucleares para producir electricidad. Este tiene la propiedad de almacenar enormes cantidades de energía, Tan solo un gramo de uranio equivale a 18 litros de gasolina, y un kilo produce aproximadamente la misma energía que 100 toneladas de carbón (Castells, 2012).
2- Más barato que los combustibles fósiles
En principio, el costo del uranio parece ser mucho más caro que el del petróleo o la gasolina, pero si tomamos en cuenta que solo se requieren pequeñas cantidades de este elemento para generar importantes cantidades de energía, al final el costo se vuelve menor incluso que el de los combustibles fósiles.
3- Disponibilidad
Una central nuclear tiene la cualidad de operar todo el tiempo, las 24 horas del día los 365 días del año, para suministrar energía eléctrica a una ciudad; esto es gracias a que el periodo de recarga de combustible es cada año o 6 meses dependiendo de la planta.
Otro tipo de energías dependen de un suministro constante de combustible (como las centrales eléctricas de carbón), o son intermitentes y están limitadas por el clima (como las fuentes renovables).
4- Emite menos Gases de Efecto Invernadero (GEI) que los combustibles fósiles
La energía atómica puede ayudar a los gobiernos a cumplir sus compromisos de reducción de emisiones de GEI. El proceso de operación en la planta nuclear no emite gases de efecto invernadero ya que no requiere de combustibles fósiles.
Sin embargo, las emisiones que se producen ocurren durante todo el cicle de vida de la planta; construcción, operación, extracción y molienda de uranio y desmantelamiento de la central nuclear. (Sovacool, 2008).
De los estudios más importantes que se han hecho para estimar la cantidad de CO2 liberado por a actividad nuclear el valor medio Es de 66 g de CO2e / kWh. El cual es un valor de emisiones mayor al de otros recursos renovables pero sigue siendo menor a las emisiones generadas por los combustibles fósiles (Sovacool, 2008).
5- Necesita poco espacio
Una planta nuclear necesita poco espacio en comparación con otro tipo de actividades energéticas, solo requiere un terreno relativamente reducido para la instalación del rector y las torres de refrigeración; mientras que las actividades energéticas eólica y la solar necesitarían grandes terrenos para producir la misma energía que un planta nuclear durante toda su vida útil.
6- Genera pocos residuos
Los residuos que genera una planta nuclear son extremadamente peligrosos y nocivos para el ambiente. Sin embargo, la cantidad estos es relativamente pequeña si lo comparamos con otras actividades, y se emplean medidas de seguridad adecuadas, estos pueden permanecer aislados del ambiente sin representar ningún riesgo.
7- Tecnología aún en desarrollo
Existen muchos problemas aún por resolver en lo que respecta a la energía atómica. Sin embargo, además de la fisión, existe otro proceso llamado fusión nuclear, el cual consiste en unir dos átomos simples para formar un átomo pesado.
El desarrollo de la fusión nuclear, pretende utilizar dos átomos de hidrógeno para producir uno de helio y generar energía, esta es la misma reacción que ocurre en el sol.
Para que la fusión nuclear ocurra son necesarias temperaturas muy elevadas, y un potente sistema de refrigeración, lo que supone serias dificultades técnicas por lo que aún se encuentra en fase de desarrollo.
En caso de implementarse implicaría una fuente más limpia puesto que no produciría desechos radiactivos y además generaría mucha más energía que la producida actualmente mediante fisión del uranio.
Desventajas
8- El Uranio es un Recurso no Renovable
Los datos históricos de muchos países demuestran que, en promedio, no más del 50-70% del uranio podría ser extraído en una mina, ya que las concentraciones de uranio menores a 0.01% dejan de ser viables, pues requiere procesar una mayor cantidad de rocas y la energía empleada es mayor que la que podría generar en la planta. Además, la minería del uranio tiene una vida media de extracción de depósitos de 10 ± 2 años (Dittmar, 2013).
Dittmar propuso un modelo en 2013 para todas las minas de uranio existentes y planeadas hasta 2030, en el cual se obtiene un pico de minería global de uranio de 58 ± 4 kton alrededor del año 2015 para posteriormente reducirse a un máximo de 54 ± 5 kton para 2025 y, a un máximo de 41 ± 5 kton alrededor de 2030.
Esta cantidad ya no será suficiente para alimentar las centrales nucleares existentes y previstas durante los próximos 10-20 años (Figura 1).
9- No Puede Reemplazar a los Combustibles Fósiles
La energía nuclear por sí sola no representa una alternativa a los combustibles basados en el petróleo, gas y carbón, ya que para reemplazar los 10 terawatios que se generan en el mundo a partir de combustibles fósiles se necesitaran 10 mil centrales nucleares. Como dato, en el mundo solo hay 486.
Se necesita mucha inversión de dinero y tiempo para construir una planta nuclear, por lo general toman más de 5 a 10 años desde el inicio de la construcción hasta la puesta en marcha, y es muy común que ocurran retrasos en todas las nuevas plantas (Zimmerman, 1982).
Además, el periodo de operación es relativamente corto, aproximadamente de 30 o 40 años, y se requiere una inversión extra para el desmantelamiento de la planta.
10- Depende de los combustibles fósiles
Los posesos relacionados con la energía nuclear dependen de los combustibles fósiles. El ciclo del combustible nuclear no solo implica el proceso de generación eléctrica en la planta, también consiste en una serie de actividades que van desde la exploración y explotación de minas de uranio hasta la clausura y desmantelamiento de la planta nucleares.
11- La minería de uranio es perjudicial para el ambiente
La minería del uranios es una actividad muy perjudicial para el ambiente, pues para conseguir 1 kg de uranio hace falta remover más de 190.000 kg de tierra (Fernández y González, 2015).
En estados unidos los recursos de uranio en los depósitos convencionales, donde el uranio es el principal producto, se estiman en 1.600.000 toneladas de sustrato de las cuales se pueden recuperar recuperan 250.000 toneladas de uranio (Theobald, et al. 1972)
El uranio se extrae en la superficie o en el subsuelo, es triturado y luego lixiviado en ácido sulfúrico (Fthenakis y Kim, 2007). Los residuos que se generan contaminan el suelo y el agua del lugar con elementos radiactivos y contribuyen al deterioro del ambiente.
El Uranio conlleva importantes riesgos en la salud en los trabajadores que se dedican a su extracción. Samet y colaboradores concluyeron en 1984 que a minería del uranio es un factor de riesgo mayor de desarrollar cáncer de pulmón que fumar cigarrillos.
12- Residuos muy persistentes
Cuando una planta termina sus operaciones, es necesario iniciar con el proceso de desmantelamiento para asegurar que los usos futuros del terreno no supongan riesgos radiológicos para la población ni para el ambiente.
El proceso de desmantelamiento consta de tres niveles y se requiere un periodo de unos 110 años para que el terreno quede libre de contaminación. (Dorado, 2008).
En la actualidad existen cerca de 140.000 toneladas de residuos radiactivos sin ningún tipo de vigilancia los cuales fueron vertidos en entre 1949 y 1982 en la Fosa Atlántica, por Reino Unido, Bélgica, Holanda, Francia, Suiza, Suecia, Alemania e Italia (Reinero, 2013, Fernández y González, 2015). Teniendo en cuenta que la vida útil del uranio es de miles de años esto representa un riesgo para futuras generaciones.
13- Desastres nucleares
Las centrales nucleares están construidas con estrictas normas de seguridad y sus paredes son de concreto de varios metros de espesor para aislar el material radioactivo del exterior.
Sin embargo, no es posible afirmar que sean 100% seguras. A lo largo de los años han sucedido varios accidentes que hasta la fecha implican que la energía atómica representa un riesgo para la salud y seguridad de la población.
El 11 de marzo de 2011, ocurrió un terremoto 9 grados en la Escala de Richter en la costa este de Japón provocando un devastador tsunami. Esto causó un daño extenso en la planta nuclear de Fukushima-Daiichi, cuyos reactores fueron seriamente afectados.
Las explosiones posteriores dentro de los reactores liberaron productos de fisión (radionucleidos) a la atmósfera. Los radionucleidos se unieron rápidamente a los aerosoles atmosféricos (Gaffney et al., 2004), y posteriormente recorrieron grandes distancias alrededor del mundo junto a las masas de aire debido a la gran circulación de la atmósfera. (Lozano, et al. 2011).
Aunado a esto, se derramó una gran cantidad de material radioactivo al océano y, hasta el día de hoy, la planta de Fukushima sigue liberando agua contaminada (300 t/d) (Fernández y González, 2015).
El accidente de Chernobil se produjo el 26 de abril de 1986, durante una evaluación del sistema eléctrico de control de la planta. La catástrofe expuso a 30.000 personas que viven cerca del reactor a unos 45 rem de radiación cada uno, aproximadamente el mismo nivel de radiación experimentado por los sobrevivientes de la bomba de Hiroshima (Zehner, 2012)Durante el período inicial posterior al accidente, los isótopos liberados más significativos desde el punto de vista biológico fueron yodos radioactivos, principalmente el yodo 131 y otros yoduros de corta vida (132, 133).
La absorción de yodo radioactivo por ingestión de alimentos y agua contaminados y por inhalación resultó en una seria exposición interna a la glándula tiroides de las personas.
Durante los 4 años posteriores al accidente, exámenes médicos detectaron cambios sustanciales en el estado funcional de la tiroides en los niños expuestos, especialmente menores de 7 años de edad (Nikiforov y Gnepp, 1994).
14- Usos bélicos
Según Fernández y González (2015) es muy difícil separar la industria nuclear civil de la militar ya que los residuos de las centrales nucleares, como plutonio y uranio empobrecido, son materia prima en la fabricación de armas nucleares. El plutonio es la base de las bombas atómicas, mientras que el uranio se usa en proyectiles.
El crecimiento de la energía nuclear ha aumentado la capacidad de las naciones de obtener uranio para armas nucleares. Es bien sabido que uno de los factores que llevan a varios países sin programas de energía nuclear a expresar interés en esta energía, es el fundamento que tales programas les podrían ayudar a desarrollar armas nucleares. (Jacobson y Delucchi, 2011).
Un aumento mundial a gran escala de las instalaciones de energía nuclear puede poner al mundo en riesgo ante una posible guerra nuclear o ataque terrorista. Hasta la fecha, el desarrollo o intento de desarrollo de armamento nuclear de países como India, Irak y Corea del Norte se ha realizado en secreto en instalaciones de energía nuclear (Jacobson y Delucchi, 2011).
El accidente nuclear de Fukushima I ocurrido en la Central nuclear Fukushima I el 11 de marzo de 2011, comprende una serie de incidentes, tales como las explosiones en los edificios que albergan los reactores nucleares, fallos en los sistemas de refrigeración, triple fusión del núcleo y liberación de radiación al exterior, registrados como consecuencia de los desperfectos ocasionados por el terremoto y tsunami de Japón oriental.
Ha sido el peor accidente nuclear desde el Accidente de Chernóbil en Ucrania de 1986 y el único que iguala a Chernóbil en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares(accidente mayor, nivel 7), constituyendo uno de los mayores desastres medioambientales de la historia reciente.
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