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¿Qué es la energía nuclear?
Como definición podríamos decir que la energía nuclear es una forma de energía relativamente nueva, que utiliza la energía que mantiene unidos a dos átomos. Separándolos se libera la energía que denominamos nuclear. Para este fin se emplea el uranio, que al dividirse produce elementos radiactivos. El proceso de división se llama fisión nuclear y es el que se usa en las centrales nucleares de potencia (las que producen energía eléctrica)
Otro proceso en la que se libera mucha energía es mediante la fusión nuclear en la cual los núcleos de dos átomos a gran temperatura se funden.
Sin embargo, también se utiliza el concepto de energía nuclear para referirnos al aprovechamiento de dicha energía para otros fines como la obtención de energía eléctrica, térmica y/o mecánica a partir de reacciones nucleares.
Historia: La radiación, le fisión y la energía nuclear.
La radiación y las primeras reacciones nucleares.
En 1896 Henri Becquerel descubrió que algunos elementos químicos emitían radiaciones. Tanto él como Marie Curie y otros estudiaron sus propiedades, descubriendo que estas radiaciones eran diferentes de los ya conocidos Rayos X y que poseían propiedades distintas, denominando a los tres tipos que consiguieron descubrir alfa, beta y gamma.
Pronto se vio que todas ellas provenían del núcleo atómico que describió Rutherford en 1911.
Con el descubrimiento del neutrino, partícula descrita teóricamente en 1930 por Pauli pero no detectada hasta 1956 por Clyde Cowan y sus colaboradores, se pudo explicar la radiación beta.
En 1932 James Chadwick descubrió la existencia del neutrón que Wolfgang 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.
Durante los años 1930, Enrico Fermi y sus colaboradores bombardearon con neutrones más de 60 elementos, entre ellos 235U, produciendo las primeras fisiones nucleares artificiales. En 1938, en Alemania, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann verificaron los experimentos de Fermi y en 1939 demostraron que parte de los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos con uranio eran núcleos de bario. Muy pronto llegaron a la conclusión de que eran resultado de la división de los núcleos del uranio. Se había llevado a cabo el descubrimiento de la fisión.
En Francia, Joliot Curie descubrió que además del bario, se emitían neutrones secundarios en esa reacción, haciendo factible la reacción en cadena.
También en 1932 Mark Oliphant teorizó sobre la fusión de núcleos ligeros (de hidrógeno), describiendo poco después Hans Bethe el funcionamiento de las estrellas basándose en este mecanismo.
Evolución histórica sobre la fusión nuclear.
Los orígenes de la fusión nuclear se localizan hacia 1929 cuando Atkinson y Houtemans plantearon la posibilidad de obtener energía de las reacciones de fusión. Sin embargo, los conceptos más importantes de fusión nuclear y su aplicación real, se desarrollaron a partir de 1942 con los trabajos de H. Bethe, E. Fermi, R. Oppenheimer y E. Teller entre otros. A través del proyecto Sherwood se llevaron a cabo los primeros avances tecnológicos.
En 1961, J. Nuckolls (EEUU) y N. Basov (URSS) desarrollaron una técnica mediante la cual se podrían obtener reacciones de fusión nuclear mediante altas compresiones provocadas por la cesión de energía. Se desarrollaron así programas secretos en EEUU y Rusia.
En 1965, Artsimovich presentó los resultados de sus investigaciones, en la “2ª Conferencia de Plasma y Fusión Controlada”, sobre el concepto TOKAMAK (Toroidal KAmera MAgnetiK).
En 1968, el Premio Nobel N. Basov, informó de la obtención de temperaturas de ignición y de la producción de neutrones en las reacciones de fusión nuclear empleando láseres.
En la década de los 70 comenzó a producirse la primera serie de publicaciones sobre FCI (Fusión nuclear por Confinamiento Inercial). En EEUU, los principales investigadores fueron Brueckner, Nuckolls, Kidder y Clark. En Rusia, Basov y su equipo consiguieron el experimento más avanzado, alcanzándose cerca de 3 millones de neutrones en la implosión de esferas de CD2.
Pero el láser no es el único dispositivo capaz de producir implosiones, también se observa que electrones y haces de iones ligeros y pesados son serios candidatos a la fusión nuclear por confinamiento inercial.
En relación con los iones pesados, al no existir experimentos no se han podido alcanzar resultados exactos, aunque se han realizado ciertas predicciones mediante simulaciones teóricas como las realizadas en el Proyecto HIDIF (Heavy Ion Design of Ignition Facility) patrocinado por varios laboratorios e institutos europeos y por el Lawrence Berkeley Laboratory americano.
En la década de los 90, las instalaciones de tipo TOKAMAK: JET (EURATOM), TFTR (EEUU) y JT-60 (Japón), permitieron obtener cierta potencia. El primero fue el JET, que con una mezcla de D (90%) y T (10%) consiguió en 1991, una potencia de 1,7 MW. Posteriormente, en 1993, el TFTR con una mezcla de DT al 50% llegó hasta los 6 MW, alcanzándose temperaturas de 30 keV. En el calentamiento se gastaron 29 MW. En la actualidad, el TFTR está clausurado. Hasta la fecha, se han llegado a producir hasta 12 MW de potencia en reacciones de fusión nuclear controladas durante más de un segundo (JET, 1997) y existe la confianza de que con los avances tecnológicos actuales sea posible llegar al rango comercial de cientos de MW de forma mantenida.
¿Cómo funciona una central de energía nuclear?
•El principal uso que se le da hoy en día a la energía nuclear es la de la producción de energía eléctrica. El calor generado en las reacciones se utiliza para crear vapor de agua calentándola por medio de unas barras de metal que están en contacto con material radioactivo. La presión del vapor de agua acciona las turbinas que van a generar energía eléctrica de un modo parecido a una central térmica.
•Las turbinas están conectadas a un generador eléctrico. Gran parte de la energía se pierde en forma de calor.
•Actualmente todas las centrales nucleares de producción eléctrica utilizan las reacciones de fisión (por contra de las de fusión que todavía no se pueden controlar y están todavía como proyectos.).
Funcionamiento de una central nuclear.
•El principio básico de una central nuclear es utilizar el calor producido en la fisión nuclear para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta temperatura y presión. El vapor, llega hasta una gran turbina que hace girar. La turbina está conectada a un generador que convertirá el movimiento circular en energía eléctrica.
•El encargado de calentar y transformar el agua en vapor es el reactor nuclear que se encuentra dentro de un edificio llamado edificio de contención. En el reactor nuclear se produce la fisión del núcleo de los átomos. Ésta es una reacción que genera gran cantidad de calor que se aprovecha para calentar el agua mediante elementos con alta conductividad térmica.
•El agua transformada en vapor a alta temperatura sale del edificio de contención debido a la alta presión a la que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Ésta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual podrá transformar la energía cinética en energía eléctrica.
•Por otra parte, el vapor de agua que salió de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gas y muy caliente, por lo que hay que refrigerarlo antes de volverlo a meter en el circuito. Por este motivo, que al salir de la turbina se dirige a un depósito de condensación donde estará en contacto térmico con unas tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se manda de nuevo al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo.
Fisión nuclear.
La fisión nuclear es una de las dos reacciones posibles que se producen cuando trabajamos con energía nuclear.
En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones.
La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein (E=mc2)
La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, o puede ocurrir espontáneamente.
Cadena de reacciones nucleares.
Una reacción en cadena se refiere a un proceso en el que los neutrones liberados en la fisión produce una fisión adicional en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite. El proceso puede ser controlado (energía nuclear) o incontrolada (armas nucleares).
Si en cada fisión provocada por un neutrón se liberan dos neutrones más, entonces el número de fisiones se duplica en cada generación. En este caso, en 10 generaciones hay 1.024 fisiones y en 80 generaciones aproximadamente 6 x 1023 fisiones.
Masa crítica.
Aunque en cada fisión nuclear se producen entre dos y tres neutrones, no todos los neutrones están disponibles para continuar con la reacción de fisión. Si las condiciones son tales que los neutrones se pierden a un ritmo más rápido de lo que se forman por la fisión, los que se produzcan en la reacción en cadena no serán autosuficientes.
La masa crítica es el punto donde la reacción en cadena puede llegar a ser auto sostenible.
En una bomba atómica, por ejemplo, la masa de materias fisionables es mayor que la masa crítica.
La cantidad de masa crítica de un material fisionable depende de varios factores, la forma del material, su composición y densidad, y el nivel de pureza.
Una esfera tiene la superficie mínima posible para una masa dada, y por tanto, reduce al mínimo la fuga de neutrones. Bordeando el material fisionable con un neutrón adecuado "Reflector", la pérdida de neutrones pueden reducirse y la masa crítica puede ser reducida.
La fisión nuclear controlada.
Para mantener un control sostenido de reacción nuclear, por cada 2 o 3 neutrones puestos en libertad, sólo a uno se le debe permitir dar a otro núcleo de uranio. Si esta relación es inferior a uno entonces la reacción va a morir, y si es más grande va a crecer sin control (una explosión atómica). Para controlar la cantidad de neutrones libres en el espacio de reacción debe estar presente un elemento de absorción de neutrones. La mayoría de los reactores son controlados por medio de barras de control hechas de neutrones de un fuerte material absorbente, como el boro o el cadmio.
Además de la necesidad de capturar neutrones, los neutrones a menudo tienen mucha energía cinética (se mueven a gran velocidad). Estos neutrones rápidos se reducen a través del uso de un moderador, como el agua pesada y el agua corriente. Algunos reactores utilizan grafito como moderador, pero este diseño tiene varios problemas. Una vez que los neutrones rápidos se han desacelerado, son más propensos a producir más fisiones nucleares o ser absorbidos por la barra de control.
¿Por qué se usa uranio y el plutonio?
Los científicos sabían que el isótopo más común, el uranio 238. Hay una probabilidad bastante alta de que un neutrón incidente sea capturado para formar uranio 239 en lugar de causar una fisión. Sin embargo, el uranio 235 tiene una probabilidad de fisión más alta.
Del uranio natural, sólo el 0,7% es de uranio 235. Esto significa que se necesita una gran cantidad de uranio para obtener la cantidad necesaria de uranio 235. Además, el uranio 235 no se puede separar químicamente del uranio 238, ya que los isótopos son químicamente similares.
Los métodos alternativos tuvieron que desarrollarse para separar los isótopos.
El plutonio 239 tiene una probabilidad alta de fisión. Sin embargo, el plutonio 239 no es un elemento natural y debería hacerse.
Se trata de los materiales más usados en las centrales de energía nuclear.
Fisión nuclear espontánea.
La tasa de la fisión nuclear espontánea es la probabilidad por segundo que un átomo dado se fisione de forma espontánea - es decir, sin ninguna intervención externa. El plutonio 239 tiene una muy alta tasa de fisión espontánea en comparación con la tasa de fisión espontánea de uranio 235.
Fusión nuclear.
La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
Para efectuar las reacciones de fusión nuclear, se deben cumplir los siguientes requisitos:
•Temperatura muy elevada para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y átomos altamente ionizados se denomina PLASMA.
•Confinamiento necesario para mantener el plasma a elevada temperatura durante un tiempo mínimo.
•Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca unos de otros y puedan lugar a reacciones de fusión.
Los confinamientos convencionales, como las paredes de una vasija, no son factibles debido a las altas temperaturas del plasma. Por este motivo, se encuentran en desarrollo dos métodos de confinamiento:
•Fusión nuclear por confinamiento inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí. Una pequeña esfera compuesta por deuterio y tritio es impactada por un haz de láser, provocándose su implosión. Así, se hace cientos de veces más densa y explosiona bajo los efectos de la reacción de fusión nuclear.
•Fusión nuclear por confinamiento magnético (FCM): Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK.
Otras aplicaciones de la energía nuclear.
Aunque la energía nuclear se utiliza principalmente para la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad de la energía nuclear.
Este tipo de energía aparece en muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana y en el campo científico.
La energía nuclear tiene otras aplicaciones en diversos campos:
•Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos.
•Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades.
•Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.
•Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.
•Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono-14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo.
Ventajas e inconvenientes de la energía nuclear.
Analizar las ventajas e inconvenientes de la energía nuclear es un ejercicio difícil pero necesario para formarse una opinión sobre la conveniencia o no de apostar por la energía nuclear. Es difícil porqué la mayoría de los expertos ya están posicionados a favor o en contra de la instalación de centrales nucleares y al desarrollar sus opiniones tienen una tendencia a la subjetividad.
Aun así, trataremos de contrastar ambas posturas y realizar una lista de ventajas e inconvenientes objetivos de la energía nuclear.
Ventajas de la energía nuclear.
Actualmente se consumen más combustibles fósiles de los que se producen de modo que en un futuro no muy lejano se agotarían estos recursos. Una de las grandes ventajas del uso de la energía nuclear es la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida. Esto se traduce, también, en un ahorro en transportes, residuos, etc.
Al ser una alternativa a los combustibles fósiles como el carbón o el petróleo, evitaríamos el problema del llamado calentamiento global, el cual, se cree que tiene una influencia más que importante con el cambio climático del planeta. Mejoraría la calidad del aire que respiramos con lo que ello implicaría en el descenso de enfermedades y calidad de vida.
Sobre éste último punto conviene destacar que lo que realmente tiene una influencia importante con el calentamiento global son las emisiones provocadas por el transporte por carretera y que las que generan la generación de energía por combustibles fósiles son relativamente muy pocas. Aun así, una de las aplicaciones de la energía nuclear (aunque muy poco utilizada) es convertirla en energía mecánica para el transporte.
Actualmente la generación de energía eléctrica se realiza mediante reacciones de fisión nuclear, pero si la fusión nuclear fuera practicable, ofrecería las siguientes ventajas:
•Obtendríamos una fuente de combustible inagotable.
•Evitaríamos accidentes en el reactor por las reacciones en cadena que se producen en las fisiones.
•Los residuos generados son mucho menos radiactivos.
Inconvenientes de la energía nuclear.
Uno de los principales inconvenientes es la generación de residuos nucleares y la dificultad para gestionarlos ya que tardan muchísimos años en perder su radiactividad y peligrosidad.
Apenas incide favorablemente en el cambio climático porqué la principal fuente de emisiones es el transporte por carretera.
En los principales países de producción de energía nuclear para mantener constante el número de reactores operativos deberían construirse 80 nuevos reactores en los próximos diez años.
Si bien económicamente es rentable desde el punto de vista del combustible consumido respecto a la energía obtenida no lo es tanto si se analizan los costes de la construcción y puesta en marcha de una planta nuclear teniendo en cuenta que, por ejemplo en España, la vida útil de las plantas nucleares es de 40 años.
Inconvenientes de seguridad incrementados ahora con el terrorismo internacional. Además de la proliferación de energía nuclear que obligaría a recurrir al plutonio como combustible.
Aunque los sistemas de seguridad son muy avanzados, las reacciones nucleares por fisión generan unas reacciones en cadena que si los sistemas de control fallasen provocarían una explosión radiactiva.
Por otra parte, la energía nuclear de fusión es inviable debido a la dificultad para calentar el gas a temperaturas tan altas y para mantener un número suficiente de núcleos durante un tiempo suficiente para obtener una energía liberada superior a la necesaria para calentar y retener el gas resulta altamente costoso.
Accidentes nucleares.
En la energía nuclear nos referimos a accidente nuclear a aquellos sucesos que emiten un determinado nivel de radiación susceptible de perjudicar a la salud pública.
Los accidentes nucleares se clasifican entre accidentes e incidentes nucleares según la gravedad. Y se incluyen tanto los accidentes nucleares como los accidentes radiactivos. Para entendernos, un accidente nuclear podría ser la avería en un reactor de una central nuclear y un accidente por radiación podría ser el vertido de una fuente de radiación a un río.
A pesar de los accidentes nucleares más conocidos se han producido en centrales nucleares también pueden suceder en otros centros en los que se trabaje con energía nuclear, como hospitales o laboratorios de investigación.
Para determinar la gravedad de un accidente se ha definido una Escala Internacional de Accidentes Nucleares (más conocida por sus siglas en inglés INES).
Debido al secretismo de los gobiernos y las empresas propietarias de las centrales nucleares es difícil determinar la gravedad o la extensión y repercusiones que un determinado accidente nuclear puede suponer.
Escala INES - Internacional de Sucesos Nucleares y Radiológicos.
La escala INES es un instrumento que se utiliza en todo el mundo para comunicar al público información sistemática acerca de la importancia de los sucesos nucleares y radiológicos desde el punto de vista de la seguridad.
Así como sin las escalas Richter o Celsius no sería fácil entender la información sobre los terremotos o la temperatura, la escala INES indica la importancia de los sucesos derivados de una amplia gama de actividades, que abarcan el uso industrial y médico de fuentes de radiación, la explotación de instalaciones de energía nuclear y el transporte de materiales radiactivos.
Con arreglo a esta escala INES, los sucesos se clasifican en siete niveles. Los sucesos de los niveles 1 a 3 se denominan "incidentes", mientras que en el caso de los niveles 4 a 7 se habla de "accidentes". Cada ascenso de nivel en la escala indica que la gravedad de los sucesos es, aproximadamente, diez veces superior. Cuando los sucesos no revisten importancia desde el punto de vista de la seguridad se los denomina "desviaciones" y se clasifican "Debajo de la escala / Nivel 0".
Accidentes nucleares civiles.
En los años 1950 se produjeron tres accidentes nucleares destacables:
•12 de diciembre de 1952 en Canadá se produce el primer accidente nuclear serio, en el reactor nuclear NRX de Chalk River.
•También en Canadá y en la misma central nuclear de Chalk Rriver , 24 de mayo de 1958: en el reactor NRU una varilla de combustible de uranio se incendió y se partió en dos al intentar retirarla del núcleo del reactor.
•Estados Unidos, 1959: un reactor refrigerado por sodio sufrió una fusión parcial del núcleo en el Laboratorio de Santa Susana Field, cerca de Simi Valley, California.
En marzo de 1979 la central nuclear de Three Mile Island tuvo un grave accidente nuclear después del primer año de funcionamiento. La mala interpretación de los datos provocó errores muy graves en determinadas decisiones del personal de la central. Aunque el núcleo del reactor nuclear quedó fuertemente dañado tuvo un escape limitado de productos radiactivos al exterior. El accidente fue clasificado como nivel 5 en la Escala Internacional de Sucesos Nucleares (INES)
En abril de 1986, ocurrió el accidente nuclear más importante de la historia en la central nuclear de Chernobyl por un sucesión de errores humanos en el transcurso de unas pruebas plantificadas con anterioridad. Fue clasificado como nivel 7 (“accidente nuclear grave”) en la Escala INES.
En octubre de 1989, tuvo lugar el incidente de la central nuclear de Vandellós I. Un incendio en el generador eléctrico provocó un fallo mecánico, que dio lugar a una inundación de agua de mar de la cava del reactor y la inoperatividad de algunos de los sistemas de seguridad. El incidente fue clasificado como nivel 3 (“incidente importante”) en la Escala INES, ya que no se produjo escape de productos radiactivos al exterior, ni fue dañado el núcleo del reactor y tampoco hubo contaminación dentro del emplazamiento.
En septiembre de 1999, ocurrió el accidente nuclear de la planta de tratamiento de combustible de uranio de Tokaimura, propiedad de la compañía JCO en Tokaimura. Todos los indicios apuntaron a que fue debido a un fallo humano. El accidente se clasificó como nivel 4 según la Escala INES (“accidente sin riesgo significativo fuera del emplazamiento”), ya que las cantidades de radiación liberadas al exterior fueron muy pequeñas, y dentro de los límites establecidos, pero dentro del emplazamiento, los daños producidos en los equipos y barreras biológicas fueron significativos, además de la fatal exposición de los trabajadores.
Accidente nuclear de Fukushima.
El terremoto de Japón del día 11 de marzo del 2011 de 8,9 grados provocó uno de los accidentes nucleares más graves de la historia de la energía nuclear después del accidente nuclear de Chernóbil i el de Three Mile Island.
La central nuclear de Fukushima sufrió una explosión el día siguiente al terremoto considerado de nivel 4 en Escala Internacional de Eventos Nucleares (INES, por sus siglas en inglés).
El accidente nuclear de Three Mile Island fue considerado de nivel 5 mientras que el de Chernobyl fue considerado de nivel 7.
La explosión nuclear de la planta de Fukushima Daiichi, según el Gobierno, se ha debido a la acumulación de vapor de agua, y ha aclarado que no existe peligro. Sin embargo, tres personas habrían sufrido una exposición a la radiación de estas instalaciones, según los medios japoneses.
La AIEA ha informado de que las autoridades japonesas tratan de verificar, tras la deflagración, las condiciones en que ha quedado el reactor, que aparentemente no ha sufrido daños.
La energía nuclear en Argentina.
En Argentina el uso de la energía nuclear está regido por el estado y por la empresa Nucleoeléctrica Argentina S.A. (N.A.S.A.). NA-SA tiene a su cargo la producción y comercialización de la energía eléctrica generada por las Centrales Nucleares Atucha I y Embalse y la finalización de la obra de la Central Nuclear Atucha II.
Los objetivos de la empresa son mejorar la performance histórica de generación eléctrica, con costos de generación competitivos con los de otros generadores del Mercado Eléctrico Mayorista Argentino y cumplir con los requerimientos de la Autoridad Regulatoria Nuclear.
El programa de generación nucleoeléctrica en la Argentina comenzó con el estudio de factibilidad para una primera central nuclear de potencia, que en 1965 y 1966, realizó la COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA (CNEA).
En la CNEA fueron concretados los proyectos, de las centrales nucleares, que operan en la actualidad.
La tecnología de estas Centrales está basada en la línea de reactores de agua pesada presurizada y uranio natural (PHWR - Pressurized Heavy Water Reactors).
Nucleoeléctrica Argentina S.A. fue constituida el 30 de agosto de 1994 por el Decreto PEN N° 1540/94, con el objeto de desarrollar la actividad de generación nucleoeléctrica y su comercialización vinculada a la Central Nuclear.
Central Nuclear Atucha I.
La Central Nuclear Atucha I está situada a 100 km de la Ciudad de Buenos Aires.
Se encuentra emplazada sobre la margen derecha del Río Paraná de las Palmas
En sus más de 30 años de exitosa operación, Atucha I ha generado más de 65.000 millones de Kwh. de energía limpia, confiable y segura. En ese período se utilizaron 1400 toneladas de Uranio, con lo que se evitó la contaminación ambiental producida por la liberación de los gases de efecto invernadero CO2.
En el emplazamiento la Central Nuclear Atucha I se encuentra también la Central Nuclear Atucha II de 745 MWe en etapa de construcción y que estará aportando energía al país en el año 2010.
TIPO DE REACTORRecipiente de presión SIEMENS
POTENCIA TÉRMICA1.179 MWt
POTENCIA ELÉCTRICA BRUTA/NETA357 Mwe
MODERADOR Y REFRIGERANTEAgua pesada (D20)
COMBUSTIBLEUranio natural o uranio levemente enriquecido (0.85%)
GENERADOR DE VAPORDos verticales, tubos en "U" Incolloy 800
TURBINAUna etapa de alta presión, tres etapas de baja presión . Velocidad: 3.000 rpm
GENERADOR ELÉCTRICODos polos tensión 21 Kv, 50 Hz
La Central Nuclear Atucha I emplea uranio levemente enriquecido al 0,85%. Es refrigerada y moderada con agua pesada (D20). Pertenece al tipo de reactores PHWR (reactor de agua pesada presurizado).
La Central Nuclear Atucha I ha permitido un importante ahorro de recursos naturales con menor impacto ambiental, evitando la destrucción
de la capa de Ozono (calentamiento de la atmósfera) y la lluvia ácida. El constructor principal fue Siemens AG, de la República Federal de Alemania. El diseño de la Central está basado en uno del tipo PWR (reactor de agua a presión) y la experiencia ganada en el reactor alemán MZFR de 50 MWe.
El núcleo del reactor está compuesto de 252 posiciones con canales refrigerantes. Dentro de cada uno de ellos se alojan los Elementos Combustibles que contienen el uranio en forma de pastillas de dióxido de uranio (UO2) sinterizadas.
El recambio de combustible se realiza durante la operación normal a un promedio de un elemento combustible por día a plena potencia.
Central Nuclear Atucha II.
Atucha II es una central nucleoeléctrica de una potencia de 745 MWe que va a aportar 692 MW eléctricos netos al sistema interconectado nacional.
Se encuentra ubicada sobre la margen derecha del Río Paraná, en la localidad de Lima, Partido de Zárate, a 115km de la Ciudad de Buenos Aires, adyacente a la central nuclear Atucha I, aprovechando gran parte de su infraestructura. Atucha II se integrará al parque de generación nuclear del sistema eléctrico argentino, en adición a Atucha I (357 MWe) y Embalse (648 MWe).
Estará aportando energía al país en 2010 y cuando entre en funcionamiento comercial el turbo grupo de Atucha II pasará a ser la máquina de mayor potencia unitaria del sistema interconectado nacional, posición que ahora ocupa la de la Central Nuclear de Embalse.
Atucha II es una central nuclear moderna, similar a las últimas centrales construidas en Alemania, así como a las de Trillo en España y Angra II en Brasil. Desde el punto de vista del diseño y construcción cuenta con sistemas de seguridad actualizados, que incluyen el concepto de defensa en profundidad con barreras sucesivas, esfera de contención, separación física entre sistemas de seguridad y programa de vigilancia en servicio, entre otros conceptos. Cabe destacar también que Atucha II se está construyendo de acuerdo con la licencia de construcción, las normas y el programa de inspección oportunamente dispuesto por la Autoridad Regulatoria Nuclear Argentina (ARN).
Para continuar las tareas de finalización de Atucha II Nucleoeléctrica Argentina SA ha
formulado un detallado plan de trabajos que incluye todas las actividades de ingeniería, construcción y montaje pertinentes. Los materiales y equipos necesarios se encuentran ya almacenados en la obra.
TIPO DE REACTORRecipiente de Presión
POTENCIA TÉRMICA2.175 MWt
POTENCIA ELÉCTRICA BRUTA/NETA745/692 MWe
MODERADOR Y REFRIGERANTEAgua pesada (D2O)
COMBUSTIBLEUranio natural
GENERADOR DE VAPORDos verticales, tubos en "U" Incolloy 800
TURBINAUna etapa de alta presión. Dos etapas de baja presión.
Vel.: 1500 rpm.
GENERADOR ELÉCTRICOCuatro polos. Tensión de generación 21 KV.50 Hz
El cronograma del Proyecto comprende una Fase I de 12 meses de duración para el Relanzamiento del Proyecto (Organización, Recuperación de Infraestructura, Ingeniería y Contratos), una Fase II de 26 meses para las actividades de Construcción y Montaje y una Fase III de 14 meses para la puesta en marcha de la Central.
Las tareas remanentes de diseño serán ejecutadas por Nucleoeléctrica Argentina SA en asociación con los recursos científicos y tecnológicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica.
Se contará con la asistencia y colaboración de entidades internacionales como el Organismo
Internacional de Energía Atómica, entidad de la cual la República Argentina es parte y con quien la Comisión Nacional de Energía Atómica ha acordado ya -y puesto en vigencia- un programa de asistencia técnica para Atucha II. También se contará con el aporte de otras entidades y empresas tecnológicas internacionales.
El agua pesada y los elementos combustibles necesarios para la Central serán producidos en el país y en todas las actividades de construcción y suministro correspondientes al completamiento de la Central tendrán la máxima intervención posible los proveedores y contratistas locales, política que es pilar básico de la gestión del Gobierno Nacional.
Central Nuclear Embalse.
La Central Nuclear Embalse es, cronológicamente, la segunda Central Nuclear de nuestro país y la máquina térmica más grande de Sud América.
TIPO DE REACTORTubos de presión (CANDU)
POTENCIA TÉRMICA2.109 MWt
POTENCIA ELÉCTRICA BRUTA/NETA648 Mwe
MODERADOR Y REFRIGERANTEAgua pesada (D2O)
COMBUSTIBLEUranio natural
GENERADOR
DE VAPORCuatro verticales, tubos en "U" Incolloy 800
TURBINAUna etapa de alta presión, tres etapas de baja presión . Velocidad:1.500 rpm
GENERADOR ELÉCTRICOCuatro polos. Tensión 22 KV, 50 Hz
La Central Embalse, se encuentra situada en la costa sur del Embalse del Río Tercero, provincia de Córdoba, a 665m sobre el nivel del mar. Dista aproximadamente 100 Km. de la ciudad de Córdoba, y a 700 km de la ciudad de Buenos Aires.
La Central Nuclear Embalse es de tipo CANDU (Canadian Uranium Deuterium) como las plantas similares que existen operando en Canadá, Corea del Sur, India, Rumania, Pakistán y China. Pertenece al tipo de centrales de tubos de presión, cuyo combustible es el uranio natural y su refrigerante y moderador es el agua pesada.
La carga y descarga del combustible se realiza durante la operación de la central y los valores de potencia nominal son:
La energía aportada por la Central Nuclear Embalse, se entrega a la red nacional interconectada, lo que se denomina SADI (Sistema Argentino de Interconexión). En promedio, a valores actuales de consumo per cápita, la CNE suministra la energía suficiente para cumplir los requerimientos de 3 a 4 millones de personas. La energía generada aporta a: Noroeste Argentino, Cuyo, Centro, Gran Buenos Aires-Litoral.
La Central también produce el isótopo cobalto 60, para aplicaciones en la medicina, la investigación y la industria, constituyéndose en uno de los principales abastecedores del mercado local y mundial.
FUENTES DE INFORMACIÓN:
http://www.na-sa.com.ar
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclear
http://www.energia-nuclear.net/
¿Qué es la energía nuclear?
Como definición podríamos decir que la energía nuclear es una forma de energía relativamente nueva, que utiliza la energía que mantiene unidos a dos átomos. Separándolos se libera la energía que denominamos nuclear. Para este fin se emplea el uranio, que al dividirse produce elementos radiactivos. El proceso de división se llama fisión nuclear y es el que se usa en las centrales nucleares de potencia (las que producen energía eléctrica)
Otro proceso en la que se libera mucha energía es mediante la fusión nuclear en la cual los núcleos de dos átomos a gran temperatura se funden.
Sin embargo, también se utiliza el concepto de energía nuclear para referirnos al aprovechamiento de dicha energía para otros fines como la obtención de energía eléctrica, térmica y/o mecánica a partir de reacciones nucleares.
Historia: La radiación, le fisión y la energía nuclear.
La radiación y las primeras reacciones nucleares.
En 1896 Henri Becquerel descubrió que algunos elementos químicos emitían radiaciones. Tanto él como Marie Curie y otros estudiaron sus propiedades, descubriendo que estas radiaciones eran diferentes de los ya conocidos Rayos X y que poseían propiedades distintas, denominando a los tres tipos que consiguieron descubrir alfa, beta y gamma.
Pronto se vio que todas ellas provenían del núcleo atómico que describió Rutherford en 1911.
Con el descubrimiento del neutrino, partícula descrita teóricamente en 1930 por Pauli pero no detectada hasta 1956 por Clyde Cowan y sus colaboradores, se pudo explicar la radiación beta.
En 1932 James Chadwick descubrió la existencia del neutrón que Wolfgang 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.
Durante los años 1930, Enrico Fermi y sus colaboradores bombardearon con neutrones más de 60 elementos, entre ellos 235U, produciendo las primeras fisiones nucleares artificiales. En 1938, en Alemania, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann verificaron los experimentos de Fermi y en 1939 demostraron que parte de los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos con uranio eran núcleos de bario. Muy pronto llegaron a la conclusión de que eran resultado de la división de los núcleos del uranio. Se había llevado a cabo el descubrimiento de la fisión.
En Francia, Joliot Curie descubrió que además del bario, se emitían neutrones secundarios en esa reacción, haciendo factible la reacción en cadena.
También en 1932 Mark Oliphant teorizó sobre la fusión de núcleos ligeros (de hidrógeno), describiendo poco después Hans Bethe el funcionamiento de las estrellas basándose en este mecanismo.
Evolución histórica sobre la fusión nuclear.
Los orígenes de la fusión nuclear se localizan hacia 1929 cuando Atkinson y Houtemans plantearon la posibilidad de obtener energía de las reacciones de fusión. Sin embargo, los conceptos más importantes de fusión nuclear y su aplicación real, se desarrollaron a partir de 1942 con los trabajos de H. Bethe, E. Fermi, R. Oppenheimer y E. Teller entre otros. A través del proyecto Sherwood se llevaron a cabo los primeros avances tecnológicos.
En 1961, J. Nuckolls (EEUU) y N. Basov (URSS) desarrollaron una técnica mediante la cual se podrían obtener reacciones de fusión nuclear mediante altas compresiones provocadas por la cesión de energía. Se desarrollaron así programas secretos en EEUU y Rusia.
En 1965, Artsimovich presentó los resultados de sus investigaciones, en la “2ª Conferencia de Plasma y Fusión Controlada”, sobre el concepto TOKAMAK (Toroidal KAmera MAgnetiK).
En 1968, el Premio Nobel N. Basov, informó de la obtención de temperaturas de ignición y de la producción de neutrones en las reacciones de fusión nuclear empleando láseres.
En la década de los 70 comenzó a producirse la primera serie de publicaciones sobre FCI (Fusión nuclear por Confinamiento Inercial). En EEUU, los principales investigadores fueron Brueckner, Nuckolls, Kidder y Clark. En Rusia, Basov y su equipo consiguieron el experimento más avanzado, alcanzándose cerca de 3 millones de neutrones en la implosión de esferas de CD2.
Pero el láser no es el único dispositivo capaz de producir implosiones, también se observa que electrones y haces de iones ligeros y pesados son serios candidatos a la fusión nuclear por confinamiento inercial.
En relación con los iones pesados, al no existir experimentos no se han podido alcanzar resultados exactos, aunque se han realizado ciertas predicciones mediante simulaciones teóricas como las realizadas en el Proyecto HIDIF (Heavy Ion Design of Ignition Facility) patrocinado por varios laboratorios e institutos europeos y por el Lawrence Berkeley Laboratory americano.
En la década de los 90, las instalaciones de tipo TOKAMAK: JET (EURATOM), TFTR (EEUU) y JT-60 (Japón), permitieron obtener cierta potencia. El primero fue el JET, que con una mezcla de D (90%) y T (10%) consiguió en 1991, una potencia de 1,7 MW. Posteriormente, en 1993, el TFTR con una mezcla de DT al 50% llegó hasta los 6 MW, alcanzándose temperaturas de 30 keV. En el calentamiento se gastaron 29 MW. En la actualidad, el TFTR está clausurado. Hasta la fecha, se han llegado a producir hasta 12 MW de potencia en reacciones de fusión nuclear controladas durante más de un segundo (JET, 1997) y existe la confianza de que con los avances tecnológicos actuales sea posible llegar al rango comercial de cientos de MW de forma mantenida.
¿Cómo funciona una central de energía nuclear?
•El principal uso que se le da hoy en día a la energía nuclear es la de la producción de energía eléctrica. El calor generado en las reacciones se utiliza para crear vapor de agua calentándola por medio de unas barras de metal que están en contacto con material radioactivo. La presión del vapor de agua acciona las turbinas que van a generar energía eléctrica de un modo parecido a una central térmica.
•Las turbinas están conectadas a un generador eléctrico. Gran parte de la energía se pierde en forma de calor.
•Actualmente todas las centrales nucleares de producción eléctrica utilizan las reacciones de fisión (por contra de las de fusión que todavía no se pueden controlar y están todavía como proyectos.).
Funcionamiento de una central nuclear.
•El principio básico de una central nuclear es utilizar el calor producido en la fisión nuclear para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta temperatura y presión. El vapor, llega hasta una gran turbina que hace girar. La turbina está conectada a un generador que convertirá el movimiento circular en energía eléctrica.
•El encargado de calentar y transformar el agua en vapor es el reactor nuclear que se encuentra dentro de un edificio llamado edificio de contención. En el reactor nuclear se produce la fisión del núcleo de los átomos. Ésta es una reacción que genera gran cantidad de calor que se aprovecha para calentar el agua mediante elementos con alta conductividad térmica.
•El agua transformada en vapor a alta temperatura sale del edificio de contención debido a la alta presión a la que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Ésta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual podrá transformar la energía cinética en energía eléctrica.
•Por otra parte, el vapor de agua que salió de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gas y muy caliente, por lo que hay que refrigerarlo antes de volverlo a meter en el circuito. Por este motivo, que al salir de la turbina se dirige a un depósito de condensación donde estará en contacto térmico con unas tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se manda de nuevo al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo.
Fisión nuclear.
La fisión nuclear es una de las dos reacciones posibles que se producen cuando trabajamos con energía nuclear.
En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones.
La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein (E=mc2)
La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, o puede ocurrir espontáneamente.
Cadena de reacciones nucleares.
Una reacción en cadena se refiere a un proceso en el que los neutrones liberados en la fisión produce una fisión adicional en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite. El proceso puede ser controlado (energía nuclear) o incontrolada (armas nucleares).
Si en cada fisión provocada por un neutrón se liberan dos neutrones más, entonces el número de fisiones se duplica en cada generación. En este caso, en 10 generaciones hay 1.024 fisiones y en 80 generaciones aproximadamente 6 x 1023 fisiones.
Masa crítica.
Aunque en cada fisión nuclear se producen entre dos y tres neutrones, no todos los neutrones están disponibles para continuar con la reacción de fisión. Si las condiciones son tales que los neutrones se pierden a un ritmo más rápido de lo que se forman por la fisión, los que se produzcan en la reacción en cadena no serán autosuficientes.
La masa crítica es el punto donde la reacción en cadena puede llegar a ser auto sostenible.
En una bomba atómica, por ejemplo, la masa de materias fisionables es mayor que la masa crítica.
La cantidad de masa crítica de un material fisionable depende de varios factores, la forma del material, su composición y densidad, y el nivel de pureza.
Una esfera tiene la superficie mínima posible para una masa dada, y por tanto, reduce al mínimo la fuga de neutrones. Bordeando el material fisionable con un neutrón adecuado "Reflector", la pérdida de neutrones pueden reducirse y la masa crítica puede ser reducida.
La fisión nuclear controlada.
Para mantener un control sostenido de reacción nuclear, por cada 2 o 3 neutrones puestos en libertad, sólo a uno se le debe permitir dar a otro núcleo de uranio. Si esta relación es inferior a uno entonces la reacción va a morir, y si es más grande va a crecer sin control (una explosión atómica). Para controlar la cantidad de neutrones libres en el espacio de reacción debe estar presente un elemento de absorción de neutrones. La mayoría de los reactores son controlados por medio de barras de control hechas de neutrones de un fuerte material absorbente, como el boro o el cadmio.
Además de la necesidad de capturar neutrones, los neutrones a menudo tienen mucha energía cinética (se mueven a gran velocidad). Estos neutrones rápidos se reducen a través del uso de un moderador, como el agua pesada y el agua corriente. Algunos reactores utilizan grafito como moderador, pero este diseño tiene varios problemas. Una vez que los neutrones rápidos se han desacelerado, son más propensos a producir más fisiones nucleares o ser absorbidos por la barra de control.
¿Por qué se usa uranio y el plutonio?
Los científicos sabían que el isótopo más común, el uranio 238. Hay una probabilidad bastante alta de que un neutrón incidente sea capturado para formar uranio 239 en lugar de causar una fisión. Sin embargo, el uranio 235 tiene una probabilidad de fisión más alta.
Del uranio natural, sólo el 0,7% es de uranio 235. Esto significa que se necesita una gran cantidad de uranio para obtener la cantidad necesaria de uranio 235. Además, el uranio 235 no se puede separar químicamente del uranio 238, ya que los isótopos son químicamente similares.
Los métodos alternativos tuvieron que desarrollarse para separar los isótopos.
El plutonio 239 tiene una probabilidad alta de fisión. Sin embargo, el plutonio 239 no es un elemento natural y debería hacerse.
Se trata de los materiales más usados en las centrales de energía nuclear.
Fisión nuclear espontánea.
La tasa de la fisión nuclear espontánea es la probabilidad por segundo que un átomo dado se fisione de forma espontánea - es decir, sin ninguna intervención externa. El plutonio 239 tiene una muy alta tasa de fisión espontánea en comparación con la tasa de fisión espontánea de uranio 235.
Fusión nuclear.
La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
Para efectuar las reacciones de fusión nuclear, se deben cumplir los siguientes requisitos:
•Temperatura muy elevada para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y átomos altamente ionizados se denomina PLASMA.
•Confinamiento necesario para mantener el plasma a elevada temperatura durante un tiempo mínimo.
•Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca unos de otros y puedan lugar a reacciones de fusión.
Los confinamientos convencionales, como las paredes de una vasija, no son factibles debido a las altas temperaturas del plasma. Por este motivo, se encuentran en desarrollo dos métodos de confinamiento:
•Fusión nuclear por confinamiento inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí. Una pequeña esfera compuesta por deuterio y tritio es impactada por un haz de láser, provocándose su implosión. Así, se hace cientos de veces más densa y explosiona bajo los efectos de la reacción de fusión nuclear.
•Fusión nuclear por confinamiento magnético (FCM): Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK.
Otras aplicaciones de la energía nuclear.
Aunque la energía nuclear se utiliza principalmente para la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad de la energía nuclear.
Este tipo de energía aparece en muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana y en el campo científico.
La energía nuclear tiene otras aplicaciones en diversos campos:
•Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos.
•Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades.
•Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.
•Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.
•Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono-14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo.
Ventajas e inconvenientes de la energía nuclear.
Analizar las ventajas e inconvenientes de la energía nuclear es un ejercicio difícil pero necesario para formarse una opinión sobre la conveniencia o no de apostar por la energía nuclear. Es difícil porqué la mayoría de los expertos ya están posicionados a favor o en contra de la instalación de centrales nucleares y al desarrollar sus opiniones tienen una tendencia a la subjetividad.
Aun así, trataremos de contrastar ambas posturas y realizar una lista de ventajas e inconvenientes objetivos de la energía nuclear.
Ventajas de la energía nuclear.
Actualmente se consumen más combustibles fósiles de los que se producen de modo que en un futuro no muy lejano se agotarían estos recursos. Una de las grandes ventajas del uso de la energía nuclear es la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida. Esto se traduce, también, en un ahorro en transportes, residuos, etc.
Al ser una alternativa a los combustibles fósiles como el carbón o el petróleo, evitaríamos el problema del llamado calentamiento global, el cual, se cree que tiene una influencia más que importante con el cambio climático del planeta. Mejoraría la calidad del aire que respiramos con lo que ello implicaría en el descenso de enfermedades y calidad de vida.
Sobre éste último punto conviene destacar que lo que realmente tiene una influencia importante con el calentamiento global son las emisiones provocadas por el transporte por carretera y que las que generan la generación de energía por combustibles fósiles son relativamente muy pocas. Aun así, una de las aplicaciones de la energía nuclear (aunque muy poco utilizada) es convertirla en energía mecánica para el transporte.
Actualmente la generación de energía eléctrica se realiza mediante reacciones de fisión nuclear, pero si la fusión nuclear fuera practicable, ofrecería las siguientes ventajas:
•Obtendríamos una fuente de combustible inagotable.
•Evitaríamos accidentes en el reactor por las reacciones en cadena que se producen en las fisiones.
•Los residuos generados son mucho menos radiactivos.
Inconvenientes de la energía nuclear.
Uno de los principales inconvenientes es la generación de residuos nucleares y la dificultad para gestionarlos ya que tardan muchísimos años en perder su radiactividad y peligrosidad.
Apenas incide favorablemente en el cambio climático porqué la principal fuente de emisiones es el transporte por carretera.
En los principales países de producción de energía nuclear para mantener constante el número de reactores operativos deberían construirse 80 nuevos reactores en los próximos diez años.
Si bien económicamente es rentable desde el punto de vista del combustible consumido respecto a la energía obtenida no lo es tanto si se analizan los costes de la construcción y puesta en marcha de una planta nuclear teniendo en cuenta que, por ejemplo en España, la vida útil de las plantas nucleares es de 40 años.
Inconvenientes de seguridad incrementados ahora con el terrorismo internacional. Además de la proliferación de energía nuclear que obligaría a recurrir al plutonio como combustible.
Aunque los sistemas de seguridad son muy avanzados, las reacciones nucleares por fisión generan unas reacciones en cadena que si los sistemas de control fallasen provocarían una explosión radiactiva.
Por otra parte, la energía nuclear de fusión es inviable debido a la dificultad para calentar el gas a temperaturas tan altas y para mantener un número suficiente de núcleos durante un tiempo suficiente para obtener una energía liberada superior a la necesaria para calentar y retener el gas resulta altamente costoso.
Accidentes nucleares.
En la energía nuclear nos referimos a accidente nuclear a aquellos sucesos que emiten un determinado nivel de radiación susceptible de perjudicar a la salud pública.
Los accidentes nucleares se clasifican entre accidentes e incidentes nucleares según la gravedad. Y se incluyen tanto los accidentes nucleares como los accidentes radiactivos. Para entendernos, un accidente nuclear podría ser la avería en un reactor de una central nuclear y un accidente por radiación podría ser el vertido de una fuente de radiación a un río.
A pesar de los accidentes nucleares más conocidos se han producido en centrales nucleares también pueden suceder en otros centros en los que se trabaje con energía nuclear, como hospitales o laboratorios de investigación.
Para determinar la gravedad de un accidente se ha definido una Escala Internacional de Accidentes Nucleares (más conocida por sus siglas en inglés INES).
Debido al secretismo de los gobiernos y las empresas propietarias de las centrales nucleares es difícil determinar la gravedad o la extensión y repercusiones que un determinado accidente nuclear puede suponer.
Escala INES - Internacional de Sucesos Nucleares y Radiológicos.
La escala INES es un instrumento que se utiliza en todo el mundo para comunicar al público información sistemática acerca de la importancia de los sucesos nucleares y radiológicos desde el punto de vista de la seguridad.
Así como sin las escalas Richter o Celsius no sería fácil entender la información sobre los terremotos o la temperatura, la escala INES indica la importancia de los sucesos derivados de una amplia gama de actividades, que abarcan el uso industrial y médico de fuentes de radiación, la explotación de instalaciones de energía nuclear y el transporte de materiales radiactivos.
Con arreglo a esta escala INES, los sucesos se clasifican en siete niveles. Los sucesos de los niveles 1 a 3 se denominan "incidentes", mientras que en el caso de los niveles 4 a 7 se habla de "accidentes". Cada ascenso de nivel en la escala indica que la gravedad de los sucesos es, aproximadamente, diez veces superior. Cuando los sucesos no revisten importancia desde el punto de vista de la seguridad se los denomina "desviaciones" y se clasifican "Debajo de la escala / Nivel 0".
Accidentes nucleares civiles.
En los años 1950 se produjeron tres accidentes nucleares destacables:
•12 de diciembre de 1952 en Canadá se produce el primer accidente nuclear serio, en el reactor nuclear NRX de Chalk River.
•También en Canadá y en la misma central nuclear de Chalk Rriver , 24 de mayo de 1958: en el reactor NRU una varilla de combustible de uranio se incendió y se partió en dos al intentar retirarla del núcleo del reactor.
•Estados Unidos, 1959: un reactor refrigerado por sodio sufrió una fusión parcial del núcleo en el Laboratorio de Santa Susana Field, cerca de Simi Valley, California.
En marzo de 1979 la central nuclear de Three Mile Island tuvo un grave accidente nuclear después del primer año de funcionamiento. La mala interpretación de los datos provocó errores muy graves en determinadas decisiones del personal de la central. Aunque el núcleo del reactor nuclear quedó fuertemente dañado tuvo un escape limitado de productos radiactivos al exterior. El accidente fue clasificado como nivel 5 en la Escala Internacional de Sucesos Nucleares (INES)
En abril de 1986, ocurrió el accidente nuclear más importante de la historia en la central nuclear de Chernobyl por un sucesión de errores humanos en el transcurso de unas pruebas plantificadas con anterioridad. Fue clasificado como nivel 7 (“accidente nuclear grave”) en la Escala INES.
En octubre de 1989, tuvo lugar el incidente de la central nuclear de Vandellós I. Un incendio en el generador eléctrico provocó un fallo mecánico, que dio lugar a una inundación de agua de mar de la cava del reactor y la inoperatividad de algunos de los sistemas de seguridad. El incidente fue clasificado como nivel 3 (“incidente importante”) en la Escala INES, ya que no se produjo escape de productos radiactivos al exterior, ni fue dañado el núcleo del reactor y tampoco hubo contaminación dentro del emplazamiento.
En septiembre de 1999, ocurrió el accidente nuclear de la planta de tratamiento de combustible de uranio de Tokaimura, propiedad de la compañía JCO en Tokaimura. Todos los indicios apuntaron a que fue debido a un fallo humano. El accidente se clasificó como nivel 4 según la Escala INES (“accidente sin riesgo significativo fuera del emplazamiento”), ya que las cantidades de radiación liberadas al exterior fueron muy pequeñas, y dentro de los límites establecidos, pero dentro del emplazamiento, los daños producidos en los equipos y barreras biológicas fueron significativos, además de la fatal exposición de los trabajadores.
Accidente nuclear de Fukushima.
El terremoto de Japón del día 11 de marzo del 2011 de 8,9 grados provocó uno de los accidentes nucleares más graves de la historia de la energía nuclear después del accidente nuclear de Chernóbil i el de Three Mile Island.
La central nuclear de Fukushima sufrió una explosión el día siguiente al terremoto considerado de nivel 4 en Escala Internacional de Eventos Nucleares (INES, por sus siglas en inglés).
El accidente nuclear de Three Mile Island fue considerado de nivel 5 mientras que el de Chernobyl fue considerado de nivel 7.
La explosión nuclear de la planta de Fukushima Daiichi, según el Gobierno, se ha debido a la acumulación de vapor de agua, y ha aclarado que no existe peligro. Sin embargo, tres personas habrían sufrido una exposición a la radiación de estas instalaciones, según los medios japoneses.
La AIEA ha informado de que las autoridades japonesas tratan de verificar, tras la deflagración, las condiciones en que ha quedado el reactor, que aparentemente no ha sufrido daños.
La energía nuclear en Argentina.
En Argentina el uso de la energía nuclear está regido por el estado y por la empresa Nucleoeléctrica Argentina S.A. (N.A.S.A.). NA-SA tiene a su cargo la producción y comercialización de la energía eléctrica generada por las Centrales Nucleares Atucha I y Embalse y la finalización de la obra de la Central Nuclear Atucha II.
Los objetivos de la empresa son mejorar la performance histórica de generación eléctrica, con costos de generación competitivos con los de otros generadores del Mercado Eléctrico Mayorista Argentino y cumplir con los requerimientos de la Autoridad Regulatoria Nuclear.
El programa de generación nucleoeléctrica en la Argentina comenzó con el estudio de factibilidad para una primera central nuclear de potencia, que en 1965 y 1966, realizó la COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA (CNEA).
En la CNEA fueron concretados los proyectos, de las centrales nucleares, que operan en la actualidad.
La tecnología de estas Centrales está basada en la línea de reactores de agua pesada presurizada y uranio natural (PHWR - Pressurized Heavy Water Reactors).
Nucleoeléctrica Argentina S.A. fue constituida el 30 de agosto de 1994 por el Decreto PEN N° 1540/94, con el objeto de desarrollar la actividad de generación nucleoeléctrica y su comercialización vinculada a la Central Nuclear.
Central Nuclear Atucha I.
La Central Nuclear Atucha I está situada a 100 km de la Ciudad de Buenos Aires.
Se encuentra emplazada sobre la margen derecha del Río Paraná de las Palmas
En sus más de 30 años de exitosa operación, Atucha I ha generado más de 65.000 millones de Kwh. de energía limpia, confiable y segura. En ese período se utilizaron 1400 toneladas de Uranio, con lo que se evitó la contaminación ambiental producida por la liberación de los gases de efecto invernadero CO2.
En el emplazamiento la Central Nuclear Atucha I se encuentra también la Central Nuclear Atucha II de 745 MWe en etapa de construcción y que estará aportando energía al país en el año 2010.
TIPO DE REACTORRecipiente de presión SIEMENS
POTENCIA TÉRMICA1.179 MWt
POTENCIA ELÉCTRICA BRUTA/NETA357 Mwe
MODERADOR Y REFRIGERANTEAgua pesada (D20)
COMBUSTIBLEUranio natural o uranio levemente enriquecido (0.85%)
GENERADOR DE VAPORDos verticales, tubos en "U" Incolloy 800
TURBINAUna etapa de alta presión, tres etapas de baja presión . Velocidad: 3.000 rpm
GENERADOR ELÉCTRICODos polos tensión 21 Kv, 50 Hz
La Central Nuclear Atucha I emplea uranio levemente enriquecido al 0,85%. Es refrigerada y moderada con agua pesada (D20). Pertenece al tipo de reactores PHWR (reactor de agua pesada presurizado).
La Central Nuclear Atucha I ha permitido un importante ahorro de recursos naturales con menor impacto ambiental, evitando la destrucción
de la capa de Ozono (calentamiento de la atmósfera) y la lluvia ácida. El constructor principal fue Siemens AG, de la República Federal de Alemania. El diseño de la Central está basado en uno del tipo PWR (reactor de agua a presión) y la experiencia ganada en el reactor alemán MZFR de 50 MWe.
El núcleo del reactor está compuesto de 252 posiciones con canales refrigerantes. Dentro de cada uno de ellos se alojan los Elementos Combustibles que contienen el uranio en forma de pastillas de dióxido de uranio (UO2) sinterizadas.
El recambio de combustible se realiza durante la operación normal a un promedio de un elemento combustible por día a plena potencia.
Central Nuclear Atucha II.
Atucha II es una central nucleoeléctrica de una potencia de 745 MWe que va a aportar 692 MW eléctricos netos al sistema interconectado nacional.
Se encuentra ubicada sobre la margen derecha del Río Paraná, en la localidad de Lima, Partido de Zárate, a 115km de la Ciudad de Buenos Aires, adyacente a la central nuclear Atucha I, aprovechando gran parte de su infraestructura. Atucha II se integrará al parque de generación nuclear del sistema eléctrico argentino, en adición a Atucha I (357 MWe) y Embalse (648 MWe).
Estará aportando energía al país en 2010 y cuando entre en funcionamiento comercial el turbo grupo de Atucha II pasará a ser la máquina de mayor potencia unitaria del sistema interconectado nacional, posición que ahora ocupa la de la Central Nuclear de Embalse.
Atucha II es una central nuclear moderna, similar a las últimas centrales construidas en Alemania, así como a las de Trillo en España y Angra II en Brasil. Desde el punto de vista del diseño y construcción cuenta con sistemas de seguridad actualizados, que incluyen el concepto de defensa en profundidad con barreras sucesivas, esfera de contención, separación física entre sistemas de seguridad y programa de vigilancia en servicio, entre otros conceptos. Cabe destacar también que Atucha II se está construyendo de acuerdo con la licencia de construcción, las normas y el programa de inspección oportunamente dispuesto por la Autoridad Regulatoria Nuclear Argentina (ARN).
Para continuar las tareas de finalización de Atucha II Nucleoeléctrica Argentina SA ha
formulado un detallado plan de trabajos que incluye todas las actividades de ingeniería, construcción y montaje pertinentes. Los materiales y equipos necesarios se encuentran ya almacenados en la obra.
TIPO DE REACTORRecipiente de Presión
POTENCIA TÉRMICA2.175 MWt
POTENCIA ELÉCTRICA BRUTA/NETA745/692 MWe
MODERADOR Y REFRIGERANTEAgua pesada (D2O)
COMBUSTIBLEUranio natural
GENERADOR DE VAPORDos verticales, tubos en "U" Incolloy 800
TURBINAUna etapa de alta presión. Dos etapas de baja presión.
Vel.: 1500 rpm.
GENERADOR ELÉCTRICOCuatro polos. Tensión de generación 21 KV.50 Hz
El cronograma del Proyecto comprende una Fase I de 12 meses de duración para el Relanzamiento del Proyecto (Organización, Recuperación de Infraestructura, Ingeniería y Contratos), una Fase II de 26 meses para las actividades de Construcción y Montaje y una Fase III de 14 meses para la puesta en marcha de la Central.
Las tareas remanentes de diseño serán ejecutadas por Nucleoeléctrica Argentina SA en asociación con los recursos científicos y tecnológicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica.
Se contará con la asistencia y colaboración de entidades internacionales como el Organismo
Internacional de Energía Atómica, entidad de la cual la República Argentina es parte y con quien la Comisión Nacional de Energía Atómica ha acordado ya -y puesto en vigencia- un programa de asistencia técnica para Atucha II. También se contará con el aporte de otras entidades y empresas tecnológicas internacionales.
El agua pesada y los elementos combustibles necesarios para la Central serán producidos en el país y en todas las actividades de construcción y suministro correspondientes al completamiento de la Central tendrán la máxima intervención posible los proveedores y contratistas locales, política que es pilar básico de la gestión del Gobierno Nacional.
Central Nuclear Embalse.
La Central Nuclear Embalse es, cronológicamente, la segunda Central Nuclear de nuestro país y la máquina térmica más grande de Sud América.
TIPO DE REACTORTubos de presión (CANDU)
POTENCIA TÉRMICA2.109 MWt
POTENCIA ELÉCTRICA BRUTA/NETA648 Mwe
MODERADOR Y REFRIGERANTEAgua pesada (D2O)
COMBUSTIBLEUranio natural
GENERADOR
DE VAPORCuatro verticales, tubos en "U" Incolloy 800
TURBINAUna etapa de alta presión, tres etapas de baja presión . Velocidad:1.500 rpm
GENERADOR ELÉCTRICOCuatro polos. Tensión 22 KV, 50 Hz
La Central Embalse, se encuentra situada en la costa sur del Embalse del Río Tercero, provincia de Córdoba, a 665m sobre el nivel del mar. Dista aproximadamente 100 Km. de la ciudad de Córdoba, y a 700 km de la ciudad de Buenos Aires.
La Central Nuclear Embalse es de tipo CANDU (Canadian Uranium Deuterium) como las plantas similares que existen operando en Canadá, Corea del Sur, India, Rumania, Pakistán y China. Pertenece al tipo de centrales de tubos de presión, cuyo combustible es el uranio natural y su refrigerante y moderador es el agua pesada.
La carga y descarga del combustible se realiza durante la operación de la central y los valores de potencia nominal son:
La energía aportada por la Central Nuclear Embalse, se entrega a la red nacional interconectada, lo que se denomina SADI (Sistema Argentino de Interconexión). En promedio, a valores actuales de consumo per cápita, la CNE suministra la energía suficiente para cumplir los requerimientos de 3 a 4 millones de personas. La energía generada aporta a: Noroeste Argentino, Cuyo, Centro, Gran Buenos Aires-Litoral.
La Central también produce el isótopo cobalto 60, para aplicaciones en la medicina, la investigación y la industria, constituyéndose en uno de los principales abastecedores del mercado local y mundial.
FUENTES DE INFORMACIÓN:
http://www.na-sa.com.ar
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclear
http://www.energia-nuclear.net/