2.1.2. Energía nuclear

Se denomina energía nuclear aquella que se libera como consecuencia de las reacciones que se producen en  algunos núcleos atómicos y que se denominan reacciones nucleares.
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Las reacciones nucleares pueden ser de fusión o fisión.

En las reacciones nucleares de fisión se produce la desintegración de un núcleo pesado en dos más ligeros mediante bombardeo de partículas

Es lo que ocurre cuando un núcleo de uranio es bombardeado con neutrones: se escinde en otros más pequeños y libera nuevos neutrones , los cuales a su vez colisionan con otros núcleos y provocan una reacción en cadena en un espacio de tiempo muy breve, en el que se libera una enorme cantidad de energía.

En las reacciones de fusión, por el contrario, dos núcleos ligeros se funden para formar otro más pesado

En ambos procesos se produce una disminución neta de masa que se transforma directamente en energía, según la ecuación de Einstein: E=mc2

Las centrales nucleares utilizan reacciones de fisión para obtener energía.

Animación bajo licencia de Cretive Commons, Proyecto Techno (ITE)

El combustible más utilizado en los reactores nucleares es el uranio. Tras su extracción y concentración, se lleva a cabo el proceso de enriquecimiento, que consiste en separar y utilizar los isótopos más energéticos (el U235). Una vez enriquecido, mediante un proceso químico se obtiene óxido de uranio, en unas barras que se situarán en el núcleo del reactor.

Centrales nucleares

Las centrales nucleares son instalaciones en donde se produce energía eléctrica a partir de la energía nuclear.

El proceso para la obtención de energía es parecido al caso de las centrales térmicas de carbón o petróleo, pero en las centrales nucleares el combustible nuclear se encuentra confinado en el reactor.
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Tras ver esta animación sobre las centrales nucleares, lee el siguiente texto sobre su funcionamiento y rellena los espacios:

El reactor nuclear consta de un doble edificio de , con paredes de hormigón y . En su interior está el del reactor, que aloja las de combustible.

Con este proceso, se genera vapor, que es conducido hasta las , asociadas a un generador. Desde allí, la corriente eléctrica se traslada a un , y al tendido eléctrico.

El vapor de agua se enfría en el con agua fría procedente de la torre de , que se abastece de un lago cercano.

Posteriormente el agua se calentará para comenzar un nuevo ciclo.

  

Energía nuclear en España

España cuenta con 10 instalaciones nucleares dentro de su territorio, entre las que se encuentran seis centrales : Almaraz I y II, Ascó I y II, Cofrentes, Santa María de Garoña, Trillo I y Vandellós II.

La central de José Cabrera, más conocida como Zorita, cesó su actividad en 2006. Por su parte, Vandellós I se encuentra actualmente en proceso de desmantelamiento.

España posee, además, una fábrica de combustible nuclear en Salamanca y un centro de almacenamiento de residuos radiactivos de baja y media actividad en Córdoba (El Cabril).

En 2010 las centrales nucleares españolas produjeron el 21% de la electricidad.

Mapa, autor: Emilio Gómez Fernández (bajo licencia de Creative Commons)

 

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La energía nuclear plantea como gran inconveniente la gestión de sus residuos, pero hay que considerar también la peligrosidad de un accidente en una central. Lamentablemente, han ocurrido algunos de ellos de gran gravedad.

En el siguiente artículo se detallan los más importantes según la Escala Internacional de Eventos Nucleares (INES). Los accidentes nucleares más graves de la historia.

Consulta el siguiente video donde puedes obtener información sobre el accidente Nuclear de Japón de marzo de 2011, y sobre sus consecuencias sobre la vida marina.


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MANEJA UNA CENTRAL NUCLEAR

¿Te atreves a manejar una central para obtener energía eléctrica? ¿Sabes para qué sirven las barras de control, la presión del agua...? Ten cuidado, no es fácil controlar todas estas variables. Cualquier fallo en el sistema puede provocar la explosión del reactor con consecuencias irreparables para el ser humano y el medio ambiente.

Si te atreves, lee antes el funcionamiento y después ¡¡manos a la obra!!

Funcionamiento

La parte central del reactor, llamada núcleo, contiene el material combustible y los elementos necesarios para producir y controlar la reacción de fisión.

Para iniciar la reacción, se bombardea el núcleo activo del reactor con una fuente de neutrones, los cuales actúan de chispa o proyectil iniciador que rompe el uranio. Esta fisión da lugar a varios fragmentos o átomos más ligeros, a liberación de energía, y a un par de neutrones que provocan un nuevo proceso de fisión.

Para controlar la reacción en cadena se introducen en el reactor las barras de control, cuya misión es absorber el número de neutrones libres, de este modo se regula el número de reacciones según se introduzcan en mayor o menor medida el número de dichas barras. En caso de introducirse totalmente en el núcleo la absorción de neutrones es prácticamente total, de manera que la reacción se detiene.

La enorme cantidad de calor que produce la liberación de energía del combustible radiactivo en el reactor se elimina mediante circuitos de refrigeración que transportan el calor en forma de vapor hasta las turbinas, las cuales mueven el generador y producen la electricidad.

Normas a seguir para utilizar la animación:

Analiza el funcionamiento de la central nuclear de fisión y pincha sobre los botones de ayuda para aclarar conceptos. Puedes probar a modificar los parámetros de la reacción, pero ten cuidado, puedes provocar la explosión del reactor

  • Pulsa sobre el botón rojo “bombardeo con neutrones” para iniciar el proceso de reacción.
  • Modifica después los parámetros de presión de agua y la distancia entre las barras de control y uranio para controlar el sistema.
  • Si tienes la mala suerte que el reactor explota, sube las barras de control para realizar un nuevo intento

Mueve las barras de control, la presión del agua, analiza cómo varía la temperatura del reactor e intenta producir el máximo de electricidad. ¿Crees que es importante el control de la presión de agua en un reactor?

Bajo licencia de Cretive Commons, Proyecto Techno (ITE)