Instituto Episcopal San Cristóbal

Energía Nuclear

Francisco AguilarMario Vargas

Joel Zamorano

X°B

II Trimestre

La Energía Nuclear La energía nuclear o energía atómica es la

energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares.

Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, térmica y mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos.

Energía Nuclear

Estas reacciones se dan en los núcleos de algunos isótopos de ciertos elementos químicos (radioisótopos), siendo la más conocida la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares, y la más habitual en la naturaleza, en el interior de las estrellas.

Sistemas de Energía Los dos sistemas más investigados y trabajados

para la obtención de energía aprovechable a partir de la energía nuclear de forma masiva son la fisión y la fusión nuclear.

La energía nuclear puede transformarse de forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía térmica.

Energías Relacionadas La energía desprendida en esos procesos nucleares suele

aparecer en forma de partículas subatómicas en movimiento. Esas partículas, al frenarse en la materia que las rodea, producen energía térmica.

Esta energía térmica se transforma en energía mecánica utilizando motores de combustión externa, como las turbinas de vapor.

Dicha energía mecánica puede ser empleada en el transporte, como por ejemplo en los buques nucleares; o para la generación de energía eléctrica en centrales nucleares.

Característica de la Energía Nuclear

La principal característica de este tipo de energía es la alta calidad de la energía que puede producirse por unidad de masa de material utilizado en comparación con cualquier otro tipo de energía conocida por el ser humano, pero sorprende la poca eficiencia del proceso, ya que se desaprovecha entre un 86 y 92% de la energía que se libera.

Fisión Fermi, tras el descubrimiento del neutrón, realizó

una serie de experimentos en los que bombardeaba distintos núcleos con estas nuevas partículas.

Para averiguar el comportamiento de esta reacción repitió el experimento sistemáticamente en todos los elementos de la tabla periódica.

Así descubrió nuevos elementos radiactivos, pero al llegar al uranio obtuvo resultados distintos. 

Fisión Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann

 consiguieron explicar el nuevo fenómeno al suponer que el núcleo de uranio al capturar el neutrón se escindía en dos partes de masas aproximadamente iguales.

De hecho detectaron bario, de masa aproximadamente la mitad que la del uranio. Posteriormente se averiguó que esa fisión no se daba en todos los isótopos del uranio, sino solo en el 235U.

Fisión En la fisión de un núcleo de uranio, no solo aparecen dos

núcleos más ligeros resultado de la división del de uranio, sino que además se emiten 2 o 3 neutrones a una alta velocidad (energía).

La fisión del 235U puede producirse en más de 40 formas diferentes, originándose por tanto más de 80 productos de fisión distintos, que a su vez se desintegran formando cadenas de desintegración, por lo que finalmente aparecen cerca de 200 elementos a partir de la fisión del uranio.

Fusión Así como la fisión es un fenómeno que aparece en la

corteza terrestre de forma natural (si bien con una frecuencia pequeña), la fusión es absolutamente artificial en nuestro entorno. Sin embargo, esta energía posee ventajas con respecto a la fisión. Por un lado el combustible es abundante y fácil de conseguir, y por otro, sus productos son elementos estables y ligeros.

En la fusión, al contrario que en la fisión donde se dividen los núcleos, la reacción consiste en la unión de dos o más núcleos ligeros.

Fusión

Esta unión da lugar a un núcleo más pesado que los usados inicialmente y a neutrones. La fusión se consiguió antes incluso de comprender completamente las condiciones que se necesitaban, limitándose a conseguir condiciones extremas de presión y temperatura usando una bomba de fisión.

Aunque en las estrellas la fusión se da entre una variedad de elementos químicos, el elemento con el que es más sencillo alcanzarla es el hidrógeno.

Fusión

El hidrógeno posee tres isótopos: el hidrógeno común ( ), el deuterio ( ) y el tritio ( ). Esto es así porque la fusión requiere que se venza la repulsión electrostática que experimentan los núcleos al unirse, por lo que a menor carga eléctrica, menor será esta. Además, a mayor cantidad de neutrones, más pesado será el núcleo resultante, con lo que mayor será la energía liberada en la reacción.

Tecnología Nuclear Bomba atómica Existen dos formas básicas de utilizar la energía nuclear

desprendida por reacciones en cadena descontroladas de forma explosiva: la fisión y la fusión.

Bomba de fisión El 16 de julio de 1945 se produjo la primera explosión de una

bomba de fisión creada por el ser humano: La Prueba Trinity. Existen dos tipos básicos de bombas de fisión:

utilizando uranio altamente enriquecido (enriquecimiento superior al 90% en 235U) o utilizando plutonio. Ambos tipos se fundamentan en una reacción de  fisión en cadena descontrolada y solo se han empleado en un ataque real en Hiroshima y Nagasaki, al final de la Segunda Guerra Mundial.

Tecnología Nuclear

Bomba de fusión Tras el primer ensayo exitoso de una

bomba de fisión por la Unión Soviética en 1949 se desarrolló una segunda generación de bombas nucleares que utilizaban la fusión. Se la llamó bomba termonuclear, bomba H o bomba de hidrógeno. Este tipo de bomba no se ha utilizado nunca contra ningún objetivo real. El llamado diseño Teller-Ullam (o secreto de la bomba H) separa ambas explosiones en dos fases.

Este tipo de bombas pueden ser miles de veces más potentes que las de fisión. En teoría no existe un límite a la potencia de estas bombas, siendo la de mayor potencia explotada la bomba del Zar, de una potencia superior a los 50 megatones.

Tratamiento de residuos nucleares

Todas las formas de generación de energía nuclear también los generan. Tanto los reactores nucleares de fisión o fusión generan residuos convencionales que son trasladados a vertederos o instalaciones de reciclaje, residuos tóxicos convencionales (pilas, líquido refrigerante de los transformadores, etc.) y residuos radiactivos.

Se han desarrollado diferentes estrategias para tratar los distintos residuos que proceden de las instalaciones o dispositivos generadores de energía nuclear:› Baja y media actividad.› Alta actividad. Estos residuos tienen semiperiodo largo. Para ellos

se han desarrollado diversas estrategias: Almacenamiento temporal: Reprocesamiento Almacenamiento Geológico Profundo Transmutación

Ventajas La energía nuclear genera un tercio de la energía eléctrica

que se produce en la Unión Europea, evitando así la emisión de 700 millones de toneladas de dióxido de carbono por año a la atmósfera.

Por otra parte, también se evitan otras emisiones de elementos contaminantes que se generan en el uso de combustibles fósiles. Además, se reducen el consumo de las reservas de combustibles fósiles, generando con muy poca cantidad de combustible muchísima mayor energía, evitando así gastos en transportes.

En la medicina, ha tenido importantes aportaciones: emisiones de radiación (para diagnóstico y terapia), como los rayos X y resonancias magnéticas; radiofármacos, que principalmente consiste en la introducción de sustancias al cuerpo, que pueden ser monitoreadas desde el exterior.

Desventajas

Existe un alto riesgo de contaminación en caso de accidente o sabotaje.

Se producen residuos radiactivos que son difíciles de almacenar y son activos durante mucho tiempo.

Tiene un alto y prolongado coste de las instalaciones y mantenimiento de las centrales nucleares.

Puede usarse con fines no pacíficos.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_at%C3%B3mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclear

http://el-observatorio-politico.blogspot.com/2010/10/energia-nuclearfactor-nuclear-del-mito.html