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Energía nuclear

¿Qué es la energía nuclear?

La energía nuclear es la energía interna que poseen los núcleos de los átomos. En general, este concepto también se utiliza para referirse a la forma de aprovechar esta energía.

¿Qué es la energía nuclear?

Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un material y están compuestos por un núcleo y una nube de electrones. El núcleo atómico, a su vez, está compuesto por dos sub partículas (neutrones y protones) que se mantienen juntas debido a unos enlaces de energía. Dependiendo del elemento químico, la creación o la destrucción de estos enlaces libera una enorme cantidad de energía en forma de calor.

La tecnología nuclear se ocupa del aprovechamiento de esta energía interna para una gran variedad de aplicaciones. La aplicación más conocida de la energía atómica es la generación de energía eléctrica en las centrales nucleares de potencia.

Las centrales nucleares son instalaciones donde se genera energía térmica provocando reacciones nucleares en el reactor nuclear. Posteriormente, la energía térmica se convierte en energía eléctrica mediante transformaciones termodinámicas y mecánicas.

La principal ventaja de la energía nuclear es que es una alternativa a los combustibles fósiles. Por otro lado, los residuos generados tardan millones de años en desaparecer.

¿Cómo se obtiene la energía nuclear?

Para poder aprovechar la energía nuclear presente en el núcleo de los átomos se puede hacer de dos formas: partiendo el núcleo de un átomo o fusionando el núcleo de dos átomos. En el primer caso lo llamamos fisión nuclear y en el segundo fusión nuclear.

Cuando se produce una de estas dos reacciones físicas los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calorífica como descubrió el Albert Einstein con su famosa ecuación E=mc2.

Técnica 1: Fisión nuclear

La fisión nuclear es una forma de obtener la energía contenida de un átomo mediante la división del núcleo atómico en diferentes partículas más pequeñas. Este tipo de reacciones generan una gran cantidad de energía calorífica que posteriormente se puede aprovechar de diferentes formas.

¿Qué es la energía nuclear?Una de las características importantes de la fisión nuclear es que se genera bombardeando un átomo inestable con un neutrón. Una vez que el núcleo se ha fisionado, además de partículas uno o dos neutrones más quedan libres que pueden chocar contra otros átomos generando una reacción en cadena.

Las partículas resultantes se consideran combustible gastado que debe sustituirse cuando la proporción sea demasiado alta e impide que los neutrones libres encuentren átomos para fisionar.

Actualmente la fisión nuclear es el tipo de reacción nuclear que se utiliza en todos los tipos de reactores nucleares de potencia. La mayor parte de estos reactores son reactores de agua ligera.

Técnica 2: Fusión nuclear

La fusión nuclear es el proceso inverso, es decir, la fusión del núcleo de dos átomos. Para obtener la fusión, hay que someter los núcleos de los átomos a unas condiciones de presión y temperatura muy elevadas. Mediante este tipo de reacción también se obtiene una gran cantidad de energía.

Sin embargo, técnicamente todavía no se ha conseguido fabricar reactores nucleares de potencia viables para la producción de electricidad.

Esta técnica presenta múltiples ventajas comparada con la fisión:

Un ejemplo de energía nuclear de fusión es la energía que produce el Sol. En el núcleo de la estrella de nuestro Sistema Solar se generan reacciones de fusión nuclear.

¿Para qué sirve la energía nuclear?

Una vez ya conocemos la definición de energía nuclear podemos entender mejor qué aplicaciones se le puede dar. La energía nuclear tiene una gran variedad de aplicaciones. Las aplicaciones de la energía nuclear más conocidas son la generación de electricidad en las centrales nucleares de potencia y en el ámbito militar.

De todos modos, algunos reactores nucleares tienen la función de generar radioisótopos para utilizarlos en campo de la medicina, tratamiento de plagas, etc. En la medicina la radiación nuclear se utiliza para realizar radiografías o determinados tratamientos radiológicos.

En el ámbito militar se utiliza para crear armamento y también para la propulsión de vehículos. Los efectos que las armas nucleares pueden tener sobre la población son devastadores. A día de hoy, la bomba atómica sólo se ha lanzado en dos ocasiones (sobre las ciudades de Nagasaki y Hiroshima durante la Segunda Guerra Mundial). A pesar de ello, existen un gran número de tratados y acuerdos para regular estas actividades.

En el campo militar, la tecnología nuclear también se utiliza para la propulsión de vehículos y misiles debido a que permite tener una gran autonomía con muy poco combustible.

¿Qué es el combustible nuclear?

Cuando hablamos de combustible nuclear nos referimos al material que se utiliza para generar las reacciones nucleares. Los reactores de fisión necesitan átomos inestables que se puedan romper con facilidad. 

El uranio es un elemento químico que se encuentra en la naturaleza y que cumple con estas condiciones. Sin embargo, para que el uranio natural pueda utilizarse como combustible nuclear debe someterse a un proceso de enriquecimiento que lo convierte en todavía más inestable y, por lo tanto, más eficiente para las centrales nucleares.

Las reservas de uranio del planeta no se consideran ilimitadas por lo que la energía nuclear no se considera una energía renovable como podría ser la energía solar o eólica.

En el caso de la fusión nuclear el material más óptimo es el que tiene una estructura atómica más simple, es decir, menor número de protones. Por ahora se está trabajando principalmente con dos isótopos de hidrógeno: el tritio y el deuterio, el primer elemento de la tabla periódica.

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Fecha publicación: 10 de diciembre de 2009
Última revisión: 17 de enero de 2022