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Ciencias ambientales avanzadas (AP Environmental science)
Curso: Ciencias ambientales avanzadas (AP Environmental science) > Unidad 5
Lección 2: Tipos y usos de combustibles IGeneración de energía nuclear
La generación de energía nuclear es una fuente de energía no renovable que se usa para generar electricidad a través de la fisión del uranio. Se considera energía limpia porque no produce contaminantes del aire, pero libera contaminación térmica y desechos sólidos radiactivos peligrosos.
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Transcripción del video
Hola, amigos. Hoy vamos a
aprender sobre la energía nuclear, y para ello vamos a visitar mi estado natal. ¿Idaho? Así es. ¿Tierra de las papas
y también de la energía nuclear? Si has conducido por Idaho, es muy probable
que hayas pasado por un pintoresco pueblecito llamado Arco, donde encontrarás el restaurante
Pickle's Place, hogar de la “Hamburguesa Atómica”. Espera, ¿una hamburguesa radiactiva?
Suena un poco… perturbador. En realidad, Arco se convirtió en la
primera ciudad del mundo en funcionar con energía nuclear. Y, por supuesto, Arco
se convirtió en la primera ciudad en servir hamburguesas atómicas, asadas y doradas a
la perfección utilizando energía nuclear. Pero, ¿qué ocurre bajo esa parrilla?
¿Estarán utilizando rocas verdes fosforescentes para hacer esas deliciosas hamburguesas atómicas?
Averigüémoslo. Las centrales nucleares suelen tener un aspecto
siniestro y un poco aterrador, pero producen energía de la misma manera que la mayoría de
las demás plantas generadoras de electricidad. En pocas palabras: Se hierve
agua para crear vapor, el cual hace girar las turbinas para producir energía. La mayoría de las centrales nucleares
utilizan reactores de agua ligera para generar electricidad. Estos reactores
se componen de cinco partes básicas. En primer lugar, tenemos el núcleo del reactor,
donde se insertan las barras de combustible. A continuación, tenemos una vasija de contención que encierra al reactor y las
barras de combustible gastadas. Dentro, tenemos el suministro de
agua, que hierve para generar vapor. Ese vapor hace girar una turbina unida
a un generador que produce electricidad. Este acto de hacer girar un generador eléctrico
es en realidad el mismo proceso que se utiliza para el carbón, el gas, la geotermia, la
energía hidráulica y la energía eólica. No importa lo complejo que sea el
sistema de generación de electricidad, todo se reduce a la misma idea, básicamente
se trata de hacer girar una rueda, uno de los inventos humanos más antiguos de la era
agrícola, y eso es lo que produce la electricidad. Por último, tenemos el exceso de vapor de agua, que es la única emisión directa de
la generación de energía nuclear. Muy fácil, ¿verdad? Bueno, en
realidad es bastante complejo. ¿Cómo se calienta el agua exactamente? La
energía nuclear no es tan fácil como encender una parrilla, e implica descender hasta la
unidad más pequeña de la materia, el átomo. En este caso, obtenemos la energía a nivel
atómico, pero no proviene del átomo propiamente. No, para obtener energía, necesitamos
dividir el átomo. Este proceso se llama fisión y se produce cuando se
disparan neutrones a un átomo, logrando que se divida en átomos separados
formados por otros elementos más pequeños. Esta división produce una
enorme cantidad de energía, cuya mayor parte se convierte en calor,
que hierve el agua y produce vapor. Sin embargo, se necesita un tipo especial de átomo
para que se produzca la fisión, y la mayoría de los reactores nucleares utilizan uranio-235.
Pero, ¿por qué el uranio-235? Bueno, en primer lugar, el uranio-235 es grande,
no tan grande como una hamburguesa con doble carne y extra queso, pero sí bastante grande en escala
atómica. En el mundo atómico, es un átomo pesado. En segundo lugar, el uranio-235 es
inestable porque no sólo es grande, sino que también es un isótopo, lo que significa
que tiene un número diferente de neutrones que la forma más común de uranio, que es el
uranio-238, el cual tiene tres neutrones más.
Esto hace que el uranio-235 sea inestable o
fisible como la fisión, lo que significa que puede ser dividido por un neutrón, produciendo
así otros elementos, energía y más neutrones. Esos neutrones producidos chocan a
su vez contra otros átomos de U-235, dividiéndolos y provocando una reacción en cadena,
que es lo que hace funcionar la energía nuclear. Esta reacción en cadena es realmente importante
porque es lo que hace que una central nuclear sea tan diferente de su… bueno… más
destructiva prima, la bomba atómica. En las bombas atómicas se utiliza
el mismo proceso de fisión nuclear, salvo que se trata de una reacción rápida,
destructiva y descontrolada que da lugar a explosiones de gran potencia, algo que no
queremos que ocurra en una central nuclear. Ahora bien, un poco da para mucho cuando se trata
de fisión nuclear. El combustible se compone en realidad de diminutas pastillas cilíndricas
de uranio-235. Cada una es del tamaño de la goma de un lápiz, pero cada una contiene la
energía equivalente a una tonelada de carbón. Sí, una tonelada literal. Estas pastillas se agrupan para formar
barras de combustible, que se agrupan a su vez en elementos o ensambles combustibles
que son colocados en el reactor nuclear. La fisión nuclear es, por tanto, realmente potente y puede generar mucho
calor a partir de muy poco material. Pero para evitar que la
temperatura se eleve demasiado, lo que provocaría una fusión nuclear —y
no, no estoy hablando de queso fundido, por desgracia—, el reactor, por
lo tanto, se enfría con agua. Cuando el reactor nuclear genera más
calor del que puede eliminar el sistema de refrigeración o el agua, las barras de
combustible pueden calentarse tanto que podrían empezar a fundirse y caer al fondo del
reactor, donde potencialmente pueden fundirse del todo y escapar al ambiente.
A eso se le llama fusión nuclear, y por eso también, en parte, el reactor
está rodeado por una vasija de contención de acero grueso y hormigón, que impide
que los materiales radiactivos se escapen. En verdad no queremos tener
hamburguesas radiactivas. Pero las barras de combustibles no
duran para siempre. Después de tres a seis años en un reactor, las barras
de combustible ya no pueden mantener la reacción de fisión de forma eficaz
y se vuelven altamente radiactivas. Así que, hay que retirarlas y
almacenarlas cuidadosamente. ¿Pero qué podemos hacer
con los residuos nucleares? El problema del combustible nuclear gastado
es que es altamente radiactivo. Estos restos radiactivos pueden permanecer en el aire, el
suelo y el agua durante miles y miles de años y dañar el ADN de los organismos vivos,
provocando cáncer y otras afecciones. Durante un periodo, en realidad bastante
largo, de 1946 a 1993, para ser exactos, muchos países se limitaron a verter los
residuos nucleares radiactivos en el océano. Esto se prohibió eventualmente, y no es
difícil imaginar el motivo. En su lugar, los residuos nucleares se pueden enterrar,
pero también hay problemas con eso. En cambio, se pueden almacenar en
contenedores secos o en piscinas, pero no son soluciones a largo plazo. Si no se contienen adecuadamente los residuos
nucleares pueden filtrarse al suelo o al agua. Entonces, ¿dónde podemos enterrarlos de forma
segura? Bueno, en realidad, en ningún sitio. En todo el mundo, el combustible
radiactivo gastado se almacena en diversos sistemas de contención, pero
ninguno de ellos es realmente duradero. También es posible reciclar y reprocesar
las barras de combustible agotado, separando el uranio no utilizado
del combustible nuclear agotado. Sin embargo, este reprocesamiento
es bastante caro y peligroso. El reprocesamiento suele ser mucho más caro
que el almacenamiento o la eliminación del combustible nuclear agotado,
y sigue dando lugar a una cantidad considerable de materiales radiactivos
sobrantes que todavía hay que eliminar. Sin embargo, no hay una solución perfecta en
lo que respecta a la producción de energía. Cualquier tipo de producción de energía eléctrica
tiene sus ventajas y desventajas. ¡Pero la hamburguesa atómica de Pickle Place es bastante
perfecta!, y creo que ahora me comeré una.