¿Como se produce ENERGIA NUCLEAR? 2023 - 2024
Definimos como se produce ENERGIA NUCLEAR - La ciencia de la energía nuclear
¡Explicamos como se produce ENERGIA NUCLEAR! La energía nuclear es una forma de energía liberada por el núcleo, el núcleo de los átomos, formado por protones y neutrones. Esta fuente de energía puede producirse de dos maneras: fisión -cuando los núcleos de los átomos se dividen en varias partes- o fusión -cuando los núcleos se fusionan-.
La energía nuclear que se aprovecha hoy en día en todo el mundo para producir electricidad es a través de la fisión nuclear, mientras que la tecnología para generar electricidad a partir de la fusión se encuentra en fase de I+D. En este artículo se analiza la fisión nuclear. Para saber más sobre la fusión nuclear, haga clic aquí.
¿Qué es la fisión nuclear?
Como se produce la energía nuclear de fisión:
La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños, liberando energía.
Por ejemplo, cuando es golpeado por un neutrón, el núcleo de un átomo de uranio-235 se divide en dos núcleos más pequeños, por ejemplo un núcleo de bario y un núcleo de criptón y dos o tres neutrones. Estos neutrones adicionales chocarán con otros átomos de uranio-235 circundantes, que también se dividirán y generarán neutrones adicionales en un efecto multiplicador, generando así una reacción en cadena en una fracción de segundo.
Cada vez que se produce la reacción, se libera energía en forma de calor y radiación. El calor puede convertirse en electricidad en una central nuclear, de forma similar a como se utiliza el calor de combustibles fósiles como el carbón, el gas y el petróleo para generar electricidad.
¿Cómo funciona una central nuclear?
En las centrales nucleares, los reactores nucleares y sus equipos contienen y controlan las reacciones en cadena, normalmente alimentadas por uranio 235, para producir calor mediante la fisión. El calor calienta el agente refrigerante del reactor, normalmente agua, para producir vapor. A continuación, el vapor se canaliza para hacer girar las turbinas, activando un generador eléctrico para crear electricidad con bajas emisiones de carbono.
Extracción, enriquecimiento y eliminación del uranio
El uranio es un metal que puede encontrarse en rocas de todo el mundo. El uranio tiene varios isótopos naturales, que son formas de un elemento que difieren en masa y propiedades físicas pero con las mismas propiedades químicas. El uranio tiene dos isótopos primordiales: el uranio-238 y el uranio-235. El uranio-238 constituye la mayor parte del uranio existente en el mundo, pero no puede producir una reacción de fisión en cadena, mientras que el uranio-235 puede utilizarse para producir energía por fisión, pero constituye menos del 1% del uranio mundial.
Para que el uranio natural tenga más probabilidades de sufrir fisión, es necesario aumentar la cantidad de uranio-235 en una muestra dada mediante un proceso denominado enriquecimiento del uranio. Una vez enriquecido, el uranio puede utilizarse eficazmente como combustible nuclear en centrales eléctricas durante tres a cinco años, tras los cuales sigue siendo radiactivo y debe eliminarse siguiendo estrictas directrices para proteger a las personas y el medio ambiente. El combustible usado, también conocido como combustible gastado, también puede reciclarse en otros tipos de combustible para su uso como nuevo combustible en centrales nucleares especiales.
¿Qué es el ciclo del combustible nuclear?
El ciclo del combustible nuclear es un proceso industrial que comprende varias etapas para producir electricidad a partir del uranio en reactores nucleares. El ciclo comienza con la extracción del uranio y termina con la eliminación de los residuos nucleares.
Residuos nucleares
El funcionamiento de las centrales nucleares produce residuos con distintos niveles de radiactividad. Éstos se gestionan de forma diferente en función de su nivel de radiactividad y finalidad. Vea la siguiente animación para saber más sobre este tema.
Gestión de residuos radiactivos
Los residuos radiactivos constituyen una pequeña parte de todos los residuos. Son el subproducto de millones de procedimientos médicos cada año, de aplicaciones industriales y agrícolas que utilizan radiaciones y de reactores nucleares que generan alrededor del 11 % de la electricidad mundial. Esta animación explica cómo se gestionan los residuos radiactivos para proteger a las personas y al medio ambiente de las radiaciones ahora y en el futuro.
La próxima generación de centrales nucleares, también llamadas reactores avanzados innovadores, generará muchos menos residuos nucleares que los reactores actuales. Se espera que puedan estar en construcción en 2030.
La energía nuclear y el cambio climático
La energía nuclear es una fuente de energía baja en carbono, porque a diferencia de las centrales de carbón, petróleo o gas, las centrales nucleares prácticamente no producen CO2 durante su funcionamiento. Los reactores nucleares generan cerca de un tercio de la electricidad libre de carbono del mundo y son cruciales para alcanzar los objetivos del cambio climático.
¿Cuál es el papel del OIEA?
- El OIEA establece y promueve normas y orientaciones internacionales para el uso seguro de la energía nuclear con el fin de proteger a las personas y el medio ambiente.
- El OIEA apoya los programas nucleares existentes y nuevos en todo el mundo proporcionando apoyo técnico y gestión del conocimiento. Mediante el enfoque de los hitos, el OIEA proporciona conocimientos técnicos y orientación a los países que desean desarrollar un programa de energía nuclear, así como a los que están desmantelando el suyo.
- A través de sus actividades de salvaguardias y verificación, el OIEA supervisa que el material y las tecnologías nucleares no se desvíen de usos pacíficos.
- Las misiones de examen y los servicios de asesoramiento dirigidos por el OIEA proporcionan orientación sobre las actividades necesarias durante la vida útil de la producción de energía nuclear: desde la extracción de uranio hasta la construcción, mantenimiento y desmantelamiento de centrales nucleares y la gestión de residuos nucleares.
- El OIEA administra una reserva de uranio poco enriquecido (UBE) en Kazajstán, que pueden utilizar como último recurso los países que necesiten urgentemente UBE con fines pacíficos.
¿Cómo se obtiene energia nuclear?
Un reactor nuclear produce electricidad de forma muy parecida a como lo hacen otras centrales eléctricas. La reacción en cadena produce la energía que transforma el agua en vapor. La presión del vapor hace girar un generador, que produce electricidad.
La diferencia radica en cómo se genera el calor. Las centrales que funcionan con combustibles fósiles queman carbón, petróleo o gas natural para generar calor. En una central nuclear, el calor se produce a partir de la división de átomos, un proceso llamado fisión nuclear.
- El reactor nuclear genera calor que se utiliza para producir vapor.
- El vapor hace girar una turbina conectada a un electroimán llamado generador.
- El generador produce electricidad.
En un reactor de agua a presión (PWR) -el tipo de reactor que se está construyendo en los EAU- la alta presión impide que el agua de la vasija del reactor hierva. El agua sobrecalentada se transporta a un generador de vapor, formado por muchos tubos pequeños. El calor de estas tuberías se utiliza para convertir un segundo suministro aislado de agua en vapor, que a su vez se utiliza para accionar la turbina. El agua del reactor se bombea de nuevo a la vasija del reactor y se recalienta. El vapor de la turbina se enfría en un condensador y el agua resultante se devuelve al generador de vapor.
Uranio
El uranio enriquecido es el combustible de los reactores nucleares. El uranio es un elemento radiactivo natural abundante que se encuentra en la mayoría de las rocas. Al descomponerse, el uranio produce calor en el interior de la corteza terrestre. Un proceso similar genera calor en el interior de un reactor nuclear.
Fisión nuclear
La fisión es el proceso de división de un núcleo en dos.
Dentro de cada pastilla de combustible de uranio hay millones de núcleos de uranio. Cuando estos núcleos se dividen, se libera una enorme cantidad de energía. Parte de esta energía procede de la radiación, pero la mayor fuente es la energía cinética. Ésta es la energía que produce calor en el interior de un reactor, que a su vez se utiliza para generar vapor y, en última instancia, electricidad.
Datos mundiales
Durante más de 60 años, la energía nuclear ha proporcionado al mundo electricidad fiable. Hoy funcionan más de 400 reactores en más de 30 países.
Estas centrales generan alrededor del 10% de la electricidad mundial sin emitir gases de efecto invernadero.
Cada vez más países exploran el uso de la energía nuclear, sobre todo a medida que aumenta la demanda de electricidad y crece la preocupación por el cambio climático.
¿Cómo funciona un reactor nuclear?
Los reactores nucleares son el corazón de una central nuclear.
Contienen y controlan reacciones nucleares en cadena que producen calor mediante un proceso físico llamado fisión. Ese calor se utiliza para producir vapor que hace girar una turbina para crear electricidad.
Con más de 440 reactores comerciales en todo el mundo, 92 de ellos en Estados Unidos, la energía nuclear sigue siendo una de las mayores fuentes disponibles de electricidad fiable y libre de carbono.
La fisión nuclear genera calor
La función principal de un reactor es albergar y controlar la fisión nuclear, un proceso en el que los átomos se dividen y liberan energía.
Fisión y fusión: ¿Cuál es la diferencia?
Los reactores utilizan uranio como combustible nuclear. El uranio se procesa en pequeñas pastillas cerámicas y se apilan en tubos metálicos sellados llamados barras de combustible. Normalmente, más de 200 de estas barras se agrupan para formar un elemento combustible. El núcleo de un reactor suele estar formado por un par de cientos de elementos, dependiendo del nivel de potencia.
Dentro de la vasija del reactor, las barras de combustible se sumergen en agua, que actúa como refrigerante y moderador. El moderador ayuda a ralentizar los neutrones producidos por la fisión para mantener la reacción en cadena.
Las barras de control pueden introducirse en el núcleo del reactor para reducir la velocidad de reacción o retirarse para aumentarla.
El calor generado por la fisión convierte el agua en vapor, que hace girar una turbina para producir electricidad sin emisiones de carbono.
Tipos de reactores de agua ligera en Estados Unidos
Todos los reactores nucleares comerciales de Estados Unidos son reactores de agua ligera. Esto significa que utilizan agua normal como refrigerante y moderador de neutrones.
Hay dos tipos de reactores de agua ligera en funcionamiento en Estados Unidos.
1. REACTORES DE AGUA A PRESIÓN
Más del 65% de los reactores comerciales de Estados Unidos son reactores de agua a presión o PWR. Estos reactores bombean agua al núcleo del reactor a alta presión para evitar que el agua hierva.
El agua del núcleo se calienta por fisión nuclear y se bombea a unos tubos situados en el interior de un intercambiador de calor. Estos tubos calientan otra fuente de agua para crear vapor. El vapor hace girar un generador eléctrico para producir electricidad.
El agua del núcleo vuelve al reactor para ser recalentada y el proceso se repite.
2. REACTORES DE AGUA EN EBULLICIÓN
Aproximadamente un tercio de los reactores que funcionan en Estados Unidos son reactores de agua en ebullición (BWR).
Los BWR calientan agua y producen vapor directamente dentro de la vasija del reactor. El agua se bombea a través del núcleo del reactor y se calienta por fisión. Las tuberías conducen el vapor directamente a una turbina para producir electricidad.
El vapor no utilizado se condensa de nuevo en agua y se reutiliza en el proceso de calentamiento.
¿Cómo se produce la energía nuclear GCSE?
En una central nuclear, el combustible nuclear se somete a una reacción en cadena controlada en el reactor para producir calor - la energía nuclear se convierte en energía térmica: el calor se utiliza para transformar el agua en vapor en la caldera; el vapor acciona la turbina (calor a energía cinética).
¿Cuáles son las tres fuentes de energía nuclear?
Por lo tanto, la fusión nuclear, la fisión nuclear y la desintegración nuclear son las tres fuentes de energía nuclear.
¿Qué es la energía nuclear para dummies?
La energía nuclear es una forma limpia y eficiente de hervir agua para producir vapor, que hace girar turbinas para producir electricidad. Las centrales nucleares utilizan combustible de uranio poco enriquecido para producir electricidad mediante un proceso llamado fisión, es decir, la división de los átomos de uranio en un reactor nuclear.
¿De dónde procede el combustible nuclear?
El uranio es el principal combustible de los reactores nucleares y puede encontrarse en muchos lugares del mundo. Para fabricar el combustible, el uranio se extrae de las minas y se somete a un proceso de refinado y enriquecimiento antes de ser cargado en un reactor nuclear.
¿Por qué la energía nuclear no es renovable?
La energía "renovable" se refiere a la energía procedente de fuentes que se reponen constantemente, como el agua de las presas hidroeléctricas que se rellena con la lluvia, o la luz solar que reaparece cada día para los paneles solares. Como la energía nuclear utiliza combustible radiactivo, no es renovable en el mismo sentido.
¿Cuáles son las 3 desventajas de la energía nuclear?
Desventajas de la energía nuclear por las que Greenpeace está en contra
- Costes iniciales de construcción elevados. La construcción de una nueva central nuclear puede llevar entre 5 y 10 años y costar miles de millones de dólares.
- Riesgo de accidente.
- Residuos radiactivos.
- Suministro limitado de combustible.
- Impacto en el medio ambiente.
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