Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Qué es la energía nuclear

Qué es la energía nuclear

¿Qué es la energía nuclear? La energía nuclear es la energía interna en el núcleo atómico, es decir, la parte central de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un material. El núcleo de un átomo está compuesto por dos subpartículas: los neutrones y los protones. Estas subpartículas están se mantienen juntas debido a unos enlaces de energía. En el momento en que se modifican estos enlaces se desprende una gran cantidad de energía térmica 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 nuclear es la generación de energía eléctrica en las centrales nucleares de potencia.

Las centrales nucleares son instalaciones donde se obtiene calor provocando reacciones nucleares en el reactor nuclear con la que posteriormente, mediante transformaciones termodinámicas y mecánicas, se obtendrá energía eléctrica.

Formas de aprovechamiento de 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 (la fisión nuclear o la fusión nuclear) 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.

¿Qué es la fisión nuclear?

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

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 otro átomo y generar más fisiones en cadena.

Actualmente la fisión nuclear es el tipo de reacción nuclear que se utiliza en todos los tipos de reactores nucleares de potencia.

¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión nuclear es el proceso inverso. El objetivo de la fusión es someter el núcleo de dos átomos a unas condiciones físicas en las que los núcleos se fundan entre ellos obteniendo un solo átomo. Mediante este tipo de reacción también se obtiene una gran cantidad de energía.

La energía que produce el Sol, por ejemplo, proviene de reacciones de fusión nuclear.

El uso de la fusión nuclear sería mucho más beneficioso que el uso de la fisión nuclear (más sostenible para el medio ambiente, mejor rendimiento, etc.). Desgraciadamente, en la actualidad reproducir las reacciones de fusión nuclear de forma artificial y sostenida todavía no es viable de modo que todos los reactores nucleares son de fisión.

¿Qué es el combustible nuclear?

Nos referimos al combustible nuclear al material que se utiliza para generar las reacciones nucleares. Como hemos comentado, los reactores nucleares de potencia generan reacciones de fisión nuclear. Por lo tanto, para este tipo de reacciones se necesita un material, un átomo, que se muy inestable; que sea tan inestable que con chocar con un solo neutrón se rompa.

La gran mayoría de los reactores nucleares de potencia utilizan uranio enriquecido como combustible nuclear. El uranio es un elemento muy inestable que se encuentra de forma natural. A pesar de ser inestable, se le somete a un proceso de enriquecimiento que lo convierte en todavía más inestable y, por lo tanto, más eficiente para las centrales nucleares.  que siguiendo un cierto proceso se logra enriquecerle para que sea más inestable.

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 optimo es el que tiene una estructura atómica más simple, es decir, menor número de protones. De este modo, es más fácil de combinar con otro átomo.

Aplicaciones de la energía nuclear

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 solo 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 se utiliza para la propulsión de vehículos y misiles debido a que permite tener una gran autonomía con muy poco combustible. Un ejemplo lo tenemos en los submarinos nucleares. El primer submarino nuclear de la historia de la energía nuclear fue el Nautilus.

 

Vídeo - ¿Cómo funciona la energía nuclear?

En el siguiente video encontrareis una ràpida y resumida explicación sobre cómo funcionan los dos tipos más comunes de reactores de energía nuclear.

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Referencias

Última revisión: 15 de febrero de 2019