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Energía Nuclear: Definición, Características, Tipos, Usos e Imágenes

¿ Qué es la Energía Nuclear ?

Es la energía interna que se encuentra en la parte central de un átomo, es decir en el núcleo atómico. Las partículas más pequeñas en las que se puede dividir la materia son los átomos.

El núcleo de un átomo está formado por dos tipos de subpartículas: los protones y los neutrones, las cuales se mantienen juntas debido a los enlaces de energía. Si estos enlaces se modifican entonces se libera una gran cantidad de energía térmica en forma de calor.

La tecnología nuclear se ocupa del uso de esta energía interna para una amplia variedad de aplicaciones. La aplicación más conocida de esta forma de energía es la generación de energía eléctrica en plantas de energía nuclear.

Son plantas que pueden operar sin detenerse bajo condiciones climáticas extremas. Su mantenimiento es continuo con el fin de evitar interrupciones en el suministro de electricidad a la red pública. Todo ese poder y potencial proviene de un pequeño átomo.

Hechos y Características de la Energía Nuclear

A continuación se mencionan algunas características inherentes a la energía nuclear. Las cifras mencionadas hacen referencia a los Estados Unidos de Norte América:

  • Proviene del uranio, un recurso no renovable que debe ser extraído.
  • Más del 70% de la energía libre de emisiones de Estados Unidos proviene de fuentes de energía nuclear.
  • Las plantas de energía nuclear utilizan un proceso llamado fisión nuclear que explicaremos más adelante. La fusión nuclear, su proceso opuesto tiene el potencial de ser más seguro, pero aún no se ha desarrollado para operar dentro de una gran planta de energía. 
  • Para el año 2011 se reportaban alrededor de 442 reactores nucleares repartidos el mundo, en más de 30 países, todos sin emisiones de carbono ya que los reactores usan uranio y no combustibles fósiles.
  • Cada 18 a 24 meses, una planta de energía nuclear debe apagarse para eliminar el combustible de uranio gastado, que se convierte en desechos radiactivos. 
  • Aproximadamente el 20% de la electricidad de los EE. UU se genera con energía nuclear. Eso representa 1 de cada 5 empresas u hogares. 
  • Las instalaciones de energía nuclear de los Estados Unidos están sujetas a regulaciones y vigilancia estrictas, son las plantas más reguladas del mundo.

Usos de la Energía Nuclear ¿ Para que Sirve ?

Además de generar electricidad, existen una serie de usos para los cuales se presta la tecnología nuclear. Estos pasan por la agricultura, la medicina, la exploración del espacio,  desalinización del agua y algunos más.

Agricultura y Alimentación

En muchas partes del mundo, los trabajadores agrícolas utilizan la radiación para evitar que los insectos dañinos se reproduzcan. Cuando los insectos no pueden tener descendencia, hay menos de ellos. Reducir el número de plagas e insectos protege los cultivos, proporcionando al mundo más alimentos.

La irradiación también mata las bacterias y otros organismos dañinos en los alimentos. Este tipo de esterilización se produce sin que los alimentos sean radioactivos o afecten significativamente el valor nutricional. De hecho, la irradiación es la única forma de matar efectivamente las bacterias en alimentos crudos y congelados.

Uso Médico

Las tecnologías nucleares proporcionan imágenes dentro del cuerpo humano y pueden ayudar a tratar enfermedades. Por ejemplo, la investigación nuclear ha permitido a los médicos predecir con precisión la cantidad de radiación necesaria para matar los tumores cancerosos sin dañar las células sanas.

Los hospitales esterilizan los equipos médicos con rayos gamma de manera segura y económica. Los artículos esterilizados por radiación incluyen jeringas, apósitos para quemaduras, guantes quirúrgicos y válvulas cardíacas.

Exploración Espacial

La tecnología nuclear hace posible la exploración del espacio profundo. Los generadores en una nave no tripulada utilizan el calor del plutonio para generar electricidad y pueden operar sin supervisión durante años. Esta fuente confiable de electricidad a largo plazo alimenta a estas naves espaciales, incluso cuando se adentran en el espacio.

El Instituto de Energía Nuclear señala que la Voyager 1, que se lanzó en 1977 para estudiar el sistema solar exterior, todavía está transmitiendo datos.

Desalinización del Agua

La Asociación Nuclear Mundial señala que una quinta parte de la población mundial no tiene acceso a agua potable y que se espera que ese número crezca. La tecnología nuclear puede desempeñar un papel importante para superar este desafío.

La desalinización del agua es el proceso de eliminar la sal del agua salada para hacer que el agua sea potable. Sin embargo, este proceso requiere mucha energía. Las instalaciones de energía nuclear pueden proporcionar la gran cantidad de energía que las plantas de desalinización necesitan para proporcionar agua potable fresca.

¿ Cómo Funciona la Energía Nuclear ?

Es un recurso de energía limpia que se origina a partir de la división de los átomos de uranio, un proceso llamado fisión. Esto genera calor para producir vapor, que es utilizado por un generador de turbina para generar electricidad. 

Debido a que las plantas de energía nuclear no queman combustible, no producen emisiones de gases de efecto invernadero.

Al proporcionar energía de manera confiable las 24 horas del día, la energía nuclear es una parte importante de la combinación de energía necesaria para satisfacer la demanda de electricidad. Y, sin emisiones de carbono, seguirá siendo un importante recurso de energía limpia para el futuro.

Fuentes: ¿ Cómo se Obtiene la Energía Nuclear ?

La energía nuclear se genera utilizando uranio qué es un metal radiactivo sólido que está presente como sal compleja u óxido en algunos minerales. 

La primera central nuclear a gran escala se abrió en Calder Hall en Cumbria, Inglaterra, en 1956. Algunos buques militares y submarinos tienen plantas de energía nuclear para motores.

La energía nuclear provee alrededor del 11% de las necesidades energéticas del mundo, y produce enormes cantidades de energía a partir de pequeñas cantidades de combustible, sin la contaminación que obtendría al quemar combustibles fósiles.

Ejemplos de Energía Nuclear:

Podemos mencionar los siguientes:

  1. La reacción de fusión en el sol brinda a nuestro planeta toda la energía solar necesaria para la supervivencia humana.
  2. La electricidad servida a grandes ciudades gracias a la reacción de fisión en una planta de energía nuclear.
  3. La fuerza destructiva de una bomba nuclear, provocada por una reacción de fisión incontrolada.

Tipos de Energía Nuclear

Existen dos tipos de energía nuclear de acuerdo a su proceso de producción, la fisión y la fusión. Las reacciones de fisión se controlan más fácilmente que las reacciones de fusión. Es por esto que todas las plantas de este tipo utilizan reacciones de fisión para producir energía y electricidad.

Por Fisión Nuclear

En las plantas de energía nuclear, el método más utilizado para producir energía es mediante el uso de la fisión. La idea de la fisión es dividir los átomos, generalmente del uranio, en un reactor nuclear.

Cuando un átomo se divide, los neutrones se liberan, éstos golpean a otros átomos y comienza una reacción en cadena.

La división de los átomos produce grandes cantidades de energía, y esa energía convierte el agua en vapor, que impulsa las turbinas. Las turbinas hacen girar un generador y producen electricidad, que por supuesto se puede aprovechar.

Por Fusión Nuclear

Es otro método de producción de energía. El sol utiliza este proceso para producir su energía. Debido a que la fusión nuclear aún no ha sido controlada por el hombre, no se utiliza como un medio para producir electricidad.

Su uso principal se limita a la producción de armas nucleares. La fusión nuclear se basa en la idea de unir dos núcleos a través de una presión intensa. Cuando los dos núcleos se fusionan, se forma un nuevo elemento y se libera una gran cantidad de energía.

Este proceso también ocasiona una reacción en cadena, que es difícil de controlar.

Generador de Energía Nuclear

Es el equipo, muchas veces conocido como turbina generador, el cual utiliza el vapor que se genera del calor producido durante el proceso de fisión.

Reactor nuclear

El reactor es un componente clave de una planta de energía, ya que contiene el combustible y la reacción de la cadena nuclear, además de todos los productos de desechos nucleares. El reactor es la fuente de calor para la planta de energía, al igual que la caldera es para una planta de carbón.

El uranio es el combustible nuclear dominante utilizado en los reactores nucleares, y sus reacciones de fisión son las que producen el calor dentro de un reactor. Este calor luego se transfiere al refrigerante del reactor, que proporciona calor a otras partes de la central nuclear.

Además de su uso en la generación de energía, hay otros tipos de reactores nucleares que se utilizan con fines médicos y de investigación, así cómo para la fabricación de plutonio, la propulsión de barcos, aviones y satélites.

La planta de energía abarca no solo el reactor, sino también torres de enfriamiento, turbinas, generadores y varios sistemas de seguridad. El reactor es lo que lo hace diferente de otros motores de calor externos.

Imágenes y Dibujos de Energía Nuclear

definicion. tipos, usos
Planta de Energía Nuclear

 

Ventajas y desventajas, ¿ es renovable ?
Dibujo de Energía Nuclear

Energía Nuclear: Ventajas y Desventajas

Ventajas

A pesar de los posibles inconvenientes y la controversia que lo rodea, la energía nuclear tiene algunas ventajas sobre algunos otros métodos de producción de energía.

Costos

Se necesita menos uranio para producir la misma cantidad de energía que el carbón o el petróleo, lo que reduce la inversión para la producción. Además el uranio también es más económico de adquirir y transportar.

La electricidad generada por la energía nuclear no es tan susceptible a las fluctuaciones de precios como lo son el carbón y el gas.

Confiabilidad

Cuando una planta de energía nuclear funciona correctamente, puede funcionar ininterrumpidamente hasta 540 días. Esto resulta en menos caídas de tensión u otras interrupciones de energía.

El funcionamiento de la planta tampoco depende del clima o de proveedores extranjeros, lo que la hace más estable que otras formas de energía.

Gases de Efecto Invernadero Casi Inexistentes

Si bien la energía nuclear tiene algunas emisiones, la planta en sí misma no emite gases de efecto invernadero.

Los estudios han demostrado que las emisiones de ciclo de vida que emiten las plantas están a la par con las fuentes de energías renovables, como la energía eólica. La ausencia casi total de gases de efecto invernadero puede ser muy atractiva para algunos consumidores.

Desventajas de la Energía Nuclear

Una de las razones por las que la energía nuclear cae bajo fuego con tanta frecuencia es debido a las desventajas que posee.

Materia Prima

El uranio se usa en el proceso de fisión porque es un elemento naturalmente inestable. Esto significa que deben tomarse precauciones especiales durante su extracción, transporte y  almacenamiento. 

Además se debe considerar la disposición de cualquier producto de desecho para evitar que emita niveles dañinos de radiación. Las plantas de energía de los Estados Unidos producen 2,000 toneladas métricas de desechos radiactivos cada año.

Contaminante del Agua

Las cámaras de fisión nuclear utilizan grandes cantidades de agua para la producción de vapor como para el enfriamiento, agua que luego desechan en lagos y ríos, lo que podría afectar a los peces y otras especies acuáticas.

¿La Energía Nuclear es Renovable?

A diferencia de las fuentes que generan la energía solar y la energía eólica, el uranio es considerado “no renovable”, lo que implica dar el mismo calificativo a la energía nuclear. Así lo ratifican diferentes organismos internacionales.

La Biblioteca del Congreso define la energía renovable como “una fuente de energía sostenible que se reemplaza rápidamente, por un proceso natural en curso”.

El COL también señala que las fuentes de combustible nuclear “no son esencialmente renovables”, ya que pueden agotarse. El Departamento de Energía de los Estados Unidos clasifica el uranio como una fuente no renovable.

Por lo tanto, podemos concluir diciendo que la energía nuclear es una energía no renovable.

Sumario
Energía Nuclear: Definición, Características, Tipos, Usos e Imágenes
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Energía Nuclear: Definición, Características, Tipos, Usos e Imágenes
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¿ Qué es la Energía Nuclear ? Es la energía interna que se encuentra en la parte central de un átomo, es decir en el núcleo atómico. Definición, imágenes, dibujos, ventajas y deventajas
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