Energía nuclear: limpia y fiable. ¿Es suficientemente segura?

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Actualizado el: 14 Dec 2020

Energía nuclear: ¿Deberíamos usarla?

La energía nuclear apenas produce emisiones de CO₂ si se compara con combustibles fósiles como el carbón y el gas natural .

Image of Emisiones de CO₂-eq de origen 100% nuclear frente a las provenientes de las fuentes de energía actuales

Emisiones de CO₂-eq de origen 100% nuclear frente a las provenientes de las fuentes de energía actuales

Además de todo esto, la energía nuclear puede proporcionar un suministro fiable de electricidad en todo momento . Hay cierta oposición al uso de la energía nuclear debido a algunos incidentes, poco frecuentes pero muy mediáticos . Ante un desafío tan grande como el cambio climático, debemos considerar nuestras opciones con cuidado. ¡Podemos perdernos una gran oportunidad si tomamos decisiones irracionalmente! Para que no nos pase esto, debemos entender cómo funciona la energía nuclear.

¿Cómo podemos extraer energía de la división de átomos?

¿Has oído hablar de la ecuación de Einstein E = mc² ? Esta ecuación dice básicamente que la masa y la energía son dos caras de la misma moneda: ¡podemos convertir la masa en energía (y viceversa)! Esto es lo que hace la energía nuclear.

Los átomos están compuestos por protones, neutrones, y electrones . Los protones y los neutrones están en el centro del átomo (denominado ‘núcleo’). Los protones tienen carga positiva, los electrones carga negativa, y los neutrones no tienen carga .

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Helio

Si has visto la tabla periódica, sabrás que cada uno de sus elementos se define por el número de protones que tiene. No obstante, átomos de un mismo elemento con el mismo número de protones pueden tener un número diferente de neutrones. Estos átomos se denominan isótopos de ese elemento.

Hoy en día, la energía nuclear está basada en la fisión nuclear: división de isótopos de ciertos elementos disparando un neutrón sobre ellos.

Actualmente en los reactores nucleares usamos uranio-235 (U-235), un isótopo de uranio que tiene 92 protones y 143 neutrones . Este isótopo se denomina uranio-235 porque la suma del número de protones y neutrones es 235.

Cuando disparas un neutrón sobre el U-235 y el núcleo del U-235 se divide, obtienes:

  • Dos átomos más pequeños
  • Algunos neutrones (hasta 5 pero en promedio 2,5; esto es algo aleatorio en cada división )
  • Algo de energía en forma de calor . ¡De aquí es de donde obtenemos la energía!
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División del uranio

¿Cuál es la diferencia entre una bomba nuclear y una planta de energía nuclear?

¿Notas algo? Un neutrón hace que un átomo de U-235 se divida, liberando energía y más neutrones. Estos nuevos neutrones pueden hacer que se divida más U-235, y el proceso sigue repitiéndose. Por lo que, si comprimes muchos átomos de U-235 en un solo lugar, obtienes

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Reacción nuclear en cadena

Si cada división provoca dos o más divisiones, toda la energía se liberará muy rápidamente. Esto es básicamente lo que sucede en una bomba nuclear. En los reactores de energía nuclear, queremos que cada división provoque, en promedio, exactamente una división más. Esto lo mantiene estable y constante .

Image of Reacción nuclear en cadena estable

Reacción nuclear en cadena estable

Es más probable que un neutrón rápido con mucha energía rebote del núcleo de U-235 sin dividirlo, a que lo haga un neutrón lento. Sin embargo, si el neutrón es demasiado lento, la reacción tendrá lugar exponencialmente. Por lo tanto, debemos tener cuidado con cuánto ralentizamos los neutrones.

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Cómo evitar las explosiones

Para realizar esto lentamente añadimos un material llamado moderador . La mayor parte de los reactores nucleares actuales usan agua como moderador , pero también se están considerando otras opciones (lo veremos en el siguiente capítulo).

¿Cómo obtenemos electricidad de esta reacción?

¿Recuerdas que cada vez que un átomo de U-235 se divide, se libera calor? Y, ¿recuerdas también que los reactores nucleares actuales usan agua como moderador?

Los reactores de agua presurizada (PWR) contienen dos circuitos de agua. El primero, llamado circuito primario, absorbe el calor procedente de la fisión del U-235.

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Reactor de agua presurizada - Paso 1

Posteriormente, el agua caliente del circuito primario circula a través de una tubería que pasa por un circuito de agua separado .

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Reactor de agua presurizada - Paso 2

El vapor creado al hervir este segundo circuito de agua se utiliza para hacer girar una turbina. Esta última parte del proceso funciona igual que en una planta de carbón.

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Reactor de agua presurizada - Paso 3

¿Es la energía nuclear segura?

Todo lo de arriba son problemas. Examinemos las cifras tanto como podamos.

Image of Seguridad: energía nuclear vs. carbón

Seguridad: energía nuclear vs. carbón

En Fukushima (2011) y en Chernobyl (1986) tuvieron lugar accidentes horribles. Sin embargo, al contrario de la creencia popular, los accidentes nucleares son muy raros y, en total, causan menos muertes que los combustibles fósiles (principalmente porque la quema de combustibles fósiles libera contaminantes mortales en el aire) .

Image of Índice de mortalidad por fuentes de energía

Índice de mortalidad por fuentes de energía

No obstante, es justo señalar que la experiencia en construcción de reactores nucleares ayuda también a los países a mejorar la construcción de bombas .

Otro inconveniente de la fisión nuclear son los desechos radiactivos. Estos se producen principalmente en dos formas:

  1. Uranio-238 empobrecido: El uranio natural está formado por alrededor de un 99,3% de U-238 y un 0,7% de U-235 . Pero, necesitamos que las barras de uranio de los reactores contengan un 4-5% de U-235 . Al crear este combustible enriquecido, desechamos una gran cantidad de U-238. Afortunadamente, este residuo no supone un riesgo .
  2. Combustible consumido y otros desechos radiactivos: Una vez que se usa una cierta cantidad del combustible nuclear inicial enriquecido con 4-5% de U-235 , el material restante no es lo suficientemente radiactivo para ser usado de forma eficiente . Sin embargo, es lo suficientemente radiactivo para ser peligroso para los humanos y la naturaleza miles de millones de años después de su uso .
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Tipos de desechos más importantes de la energía nuclear

Actualmente, existen 90 000 toneladas de desecho peligroso en los EE. UU. (como un campo de fútbol de 20 m de profundidad) . Sabemos cómo almacenar estos residuos temporalmente, pero aún no tenemos una solución a largo plazo . En el próximo capítulo, analizaremos posibles formas de abordarlo ¡y de conseguir más energía a partir de estos!

La energía nuclear es cara

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La energía nuclear es cara

Además de la percepción del público en torno a la seguridad de la energía nuclear, un problema que no podemos negar es que construir nuevas plantas nucleares es caro . De hecho, hoy en día la construcción de nuevas plantas nucleares no se considera rentable en los países occidentales .

Conclusiones

La energía nuclear es una fuente de energía fiable y casi nula en emisiones de carbono. Aunque resulta demasiado caro construir nuevas plantas en las naciones occidentales, países como China e India las están incrementando , ¡y eso es bueno para el clima !

La energía nuclear actual tiene un problema de desechos . De todos modos, las explosiones son raras y causan comparativamente pocas muertes, ¡por lo que la energía nuclear es, de hecho, una de las formas de energía más seguras que existen ! Si bien la construcción de nuevas plantas nucleares se ha vuelto ineficiente a nivel económico en el mundo occidental , apagar los reactores que ya hemos construido solo elimina una alternativa al carbón segura y casi libre de carbono .

En el siguiente capítulo, analizaremos nuevas ideas en el campo de la energía nuclear que podrían ayudar a solventar los problemas que tiene.

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