ENERGÍA NUCLEAR

    ¿Qué es la energía nuclear?

 

La energía nuclear  o energía atómica es la energía que se desprende al manipular la estructura interna de los átomos.

La energía nuclear se puede obtener mediante las reacciones siguientes:

·         Fisión nuclear (División del núcleo)

·         Fusión nuclear (Unión de dos átomos)

La energía que se obtiene de cualquiera de las dos reacciones desprende calor  la cual se aprovecha para generar energía eléctrica en las centrales, de igual manera se puede utilizar en otras aplicaciones.

La palabra NUCLEAR  proviene del núcleo y la palabra ÁTOMICA  proviene de átomos

Al producir una de estas dos reacciones físicas (la fisión o la fusión nuclear) los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calorífica como lo descubrió Albert Einstein con su famosa ecuación E=mc2.

 

 

 

HISTORIA DE LA ENERGÍA NUCLEAR.

Demócrito de Abdera:

Fue el primero en dar una definición de átomo: la parte más pequeña constituyente de la materia. Esto fue en el siglo V  A. de C.

Átomo proviene del griego y significa “no-divisible”. Aunque más tarde aparecería el concepto de fisión nuclear que precisamente se trata de obtener energía dividiendo átomos.

John Dalton

En 1803 afirmaba en su libro A New System of Chemical Philosophy que los elementos se formaban a partir de determinadas combinaciones de átomos y que todos los átomos de un mismo elemento eran idénticos.

J. J. Thompson

En 1897, anunció el descubrimiento de una partícula cargada negativamente a la que llamó electrón. Fue capaz de deducir también la relación entre la carga de una partícula (e) y su masa (m). Los electrones son elementos que cargados negativamente que van orbitando alrededor de un núcleo como si se tratara de planetas orbitando alrededor del Sol.

Las 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.

Henri Becquerel.

FISIÓN NUCLEAR

 

Es una de las dos reacciones posibles que se producen cuando trabajamos con energía nuclear o energía atómica.

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).

En esta ecuación E corresponde a la energía obtenida, m a la masa de la que hablamos y c es una constante, la de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s². Con este valor de la constante c ya se puede ver que por poca unidad de masa que extraigamos en una fisión nuclear obtendremos grandes cantidades de energía

La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, o puede ocurrir espontáneamente.

 

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.

Un ejemplo claro lo vemos a diario en la energía solar que tiene su origen en la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética.

 

 

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.

Aquí les dejo la dirección de un video relacionado con la fisión y fusión nuclear bajado de YouTube.

 

 

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL DE ENERGÍA NUCLEAR

El principal uso que se le da a la energía nuclear o energía atómica es el de la generación de energía eléctrica.

Las centrales nucleares son las instalaciones encargadas de generar energía eléctrica mediante la energía nuclear.

Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir energía eléctrica.

El funcionamiento de una central nuclear es idéntico al de una central térmica que funcione con carbón, petróleo o gas excepto en la forma de proporcionar calor al agua para convertirla en vapor. En el caso de los reactores nucleares este calor se obtiene mediante las reacciones de fisión de los átomos del combustible.

 

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR.

Vean este video donde el autor (Foro Nuclear) explica paso a paso el funcionamiento de una central nuclear  el cual encontré en  YouTube en lo particular me parece muy bueno.



 

 

 

El principio básico del funcionamiento de una central nuclear se basa en la obtención de energía calorífica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos del combustible.

Con esta energía calorífica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energía mecánica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energía mecánica en energía eléctrica mediante un generador.

El reactor nuclear es el encargado de provocar y controlar estas fisiones atómicas que generarán una gran cantidad de calor. Con este calor se calienta agua para convertirla en vapor a alta presión y temperatura.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA NUCLEAR

La ventaja del uso de la energía nuclear o atómica es la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida.

Una ventaja importante es que las centrales nucleares generan una importante cantidad de energía eléctrica mediante la fisión nuclear, por lo que no quema combustible fósil y no daña el medio ambiente.

Esto se traduce, también, en un ahorro en transportes, residuos, etc. Por lo que se estaría provocado que disminuyeran la quema de fósiles, por lo que se estaría evitando el calentamiento global al estar generando más gases que afectan nuestra atmosfera.

Sin embargo hay desventajas importantes como en cualquier forma de generación de energía eléctrica, siendo estas las siguientes:

·       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.

Aquí les dejo este video que me encontré en YouTube publicado por teleSUR tv (La Señal Informativa de América Latina) espero y les sea de gran utilidad:

 

APLICACIONES DE LA ENERGÍA NUCLEAR

Otras aplicaciones

La energía nuclear se utiliza para muchas cosas en nuestra vida cotidiana, además de generar energía eléctrica tiene otras aplicaciones importantes las cuales son:

·       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.