Presentación

Bienvenidos, somos Sirley Norambuena, Felipe Chávez, Álvaro Vidal y Rodrigo Cabrera, pertenecientes al 4to año medio A del Colegio san Francisco de Temuco, esta blog está diseñado en el contexto de la unidad de cuarto medio referente a las reacciones nucleares, lo organizaremos definiendo el concepto de energía nuclear, explicando las reacciones nucleares respectivas y los mecanismos que empleamos para obtenerla, expondremos además los diferentes usos que se le da a esta energía, analizaremos en concecuencia los efectos que produce utilizando un ejemplo concreto como lo es el desastre de Chernobil , explicaremos el concepto de radiactividad y finalizaremos presentando nuestras conclusiones referentes al tema.

Para mayor facilidad de navegacion les presentamos en este articulo las entradas correspondientes a la estructura de nuestro trabajo.

Nº1 La Energía Nuclear

Nº2 ¿Qué es la energía nuclear?

Nº3 ¿Como obtenemos la energía nuclear?

Nº4 ¿Como funciona una central nuclear?

Nº5 Usos de la energía nuclear

Nº6 Efectos del empleo de energía nuclear

Nº7 El desastre de Chernobil

Nº8 ¿Qué es la radiactividad?

Nº9 Conclusión

La Energía Nuclear

Durante nuestro diario vivir, en muchas ocasiones utilizamos la palabra energía, esto no es en vano ya que la energía es, actualmente, uno de los principales cimientos que sostienen a nuestra sociedad. Es el sustento del transporte, calefacción, electricidad, comunicaciones, música, cine, teatro, comercio, industrias, entre muchos otros aspectos que moldean nuestra propia cultura.

Físicamente el concepto de energía hace mención a la capacidad de un cuerpo para ejercer trabajo. Si tomamos en cuenta que el trabajo lo podemos encontrar en la naturaleza de diversas formas, se vuelve evidente que la energía también cumpla ese patrón y es por esto que la encontramos de forma, mecánica, potencial, cinética, eléctrica, calórica y nuclear, entre otras. En 1951, en Estados Unidos se instalo la primera planta nuclear que otorgaba 100 kilowatios, introduciendo así una fuente de energía pionera, la energía nuclear, energía que se transforma poco a poco, en una de las mas cotizada debido a cualidades que a continuación se presentaran en esta pagína.

¿Que es la energía nuclear?

Es la energía que se obtiene al aprovechar las reacciones nucleares espontáneas o producidas por el ser humano.
Estas reacciones se dan en algunos isótopos de ciertos elementos químicos, siendo el más conocido de este tipo de energía la fisión del uranio-235 (^235U), con la que funcionan los reactores nucleares. Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio, el plutonio, el estoncio o el polonio.

¿Como obtenemos la energía nuclear?

La energía nuclear es obtenida mediante dos tipos de procedimientos, la fusión nuclear y la fisión nuclear. La primera está en investigación, y se obtiene en laboratorios, ya que se emplea más energía en la obtención, que la obtenida mediante este proceso, y por ello, todavía no es factible. La fisión es la que se emplea actualmente en las centrales nucleares.

La fisión:

El proceso de fisión nuclear es muy peligroso. Esta genera tanta energía que puede producir una explosión, tal como ocurre en una bomba atómica. En una central nuclear, la fisión se controla para que la energía generada no provoque explosiones.

La energía nuclear la consiguió por primera vez el científico italiano Enrico Fermi en 1942. Fermi construyó el primer reactor nuclear. En el se usaba uranio para producir calor. Este tipo de reactor se emplea solamente en las centrales nucleares de energía eléctrica.
La energía que mantiene unidos los átomos de una molécula es mucho menor que la energía que une los protones y neutrones del núcleo de un átomo. Existen reacciones químicas mediante las cuales es posible liberar la energía de las moléculas, y existen reacciones nucleares que logran liberar la energía de los núcleos. Dada la distinta naturaleza del enlace químico y del enlace nuclear, una reacción nuclear desarrolla una cantidad de energía incomparablemente mayor que una reacción química. La energía liberada por una reacción nuclear es varios millones de veces mayor que la liberada por una reacción química.

La energía producida por la fisión de 1 kg. de uranio-235, es equivalente a la energía que se puede obtener de la combustión de 2 400 toneladas de carbón. El desarrollo de energía va acompañado de una desaparición de masa, según una ley de equivalencia entre masa y energía descubierta por Albert Einstein, la famosa fórmula E=MC2, donde E es la Energía liberada, M la diferencia de masa o incremento, y C es la velocidad de la luz. Esta ecuación significa que la masa se puede transformar en Energía y al revés, la energía en masa. Según esta fórmula, cuando en un proceso se pierde masa, esta no desaparece sin más, se transforma en energía, según la fórmula anterior. Según dicha fórmula, una pequeña cantidad de masa, libera gran cantidad de energía, pues la velocidad de la luz al cuadrado es: 90.000.000.000.000.000, que al multiplicarlo por la masa, resulta una energía grande en comparación con la masa transformada. Por ejemplo, si se transforma un miligramo de masa en energía, tenemos que la Energía liberada es:

E = 0.000001Kg x 90.000.000.000.000.000 = 90.000.000.000 julios = 90 giga julios.

Para hacerse una idea de la energía desprendida, supongamos que tenemos un reactor nuclear que es capaz de transformar un miligramo de masa en energía en una hora, y que se aprovecha toda la energía. Pues bien, la potencia sería W=E / T, donde E es la Energía y T el tiempo. Una hora son 3.600 segundos, luego W = 90.000.000.000 / 3600 = 25.000.000 Watios = 25 megawatios. Una casa convencional, consume unos 3,3 kilowatios/hora. Si tenemos esto en cuenta, tenemos que con esa energía podríamos satisfacer a 7.576 hogares que cuenten con un TV, horno, frigorífico, estufa, etc., aunque si consideramos que no llegan a la máxima potencia, pues casi nunca se llega a 3300 watios/hora, y que por la noche apenas consumen energía, se podría satisfacer a más del doble de hogares. En las centrales nucleares, hay muchos cilindros de Uranio, y con ello se consigue una gran cantidad de energía, ya que se consigue una potencia de unos 900 megawatios, siendo la energía suministrada por las centrales nucleares.

La fusión:

La Fusión nuclear es el proceso de combinación de dos núcleos ligeros para formar uno mas pesado, el problema de esta energía basicamente que se debe suministrar una energía muy elevada para que los nucleos ligeros rompan las fuerzas de repulsion. las ventajas es que a diferencia de la fision, la fusión no deja residuos solo el nucleo más pesado.

La fusion es mucho mas eficiente que la fision, y supondria una solucion importante en materia energetica, lamentablemente hoy en día debido a la alta demanda de energía para iniciar el proceso no es considerada viable, pero no todo es color de hormiga, ITER esta trabajando en un proyecto para implementar un reactor experimental de fusion nuclear para el 2016.

¿Como funciona una central nuclear?

Una de las aplicaciones mas importantes de la energía nuclear es el empleo de reactores en las centrales de producción de energía termoeléctrica. Su importancia reside principalmente en el hecho de que, incluso sin ser por ahora el costo de la energía producida competitivo o con el de la energía eléctrica de las centrales tradicionales, existe la posibilidad de perfeccionar la técnica de funcionamiento y de preparar el personal especializado necesario para el manejo de instalaciones delicadas y complicadas como las nucleares.

En las centrales nucleares se produce fisión nuclear. El proceso que se controla con mayor cuidado es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma lenta, pues de forma contraria el reactor se convertiría en una "bomba atómica", debido a que la mayor parte de la energía se libera al final.

Debemos recordar que el Uranio natural es el U-238, y el que es fisionable es el U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ahí que solo un pequeño porcentaje del Uranio se aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener una cantidad significativa de U-235. El U-238 no es fisionable, ya que es un átomo estable, y al romperlo, no habría diferencia de masa, y no se obtendría energía, cosa que con el U-235 sí se obtiene, al ser inestable.

Un proceso básico:

Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235 se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisión. En el proceso, se desprende energía en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberías de agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador eléctrico de una determinada potencia, generando así electricidad, al igual que con una dínamo de bicicleta, saolo que estas turbinas y el generador, son muy grandes. Lógicamente, no se aprovecha toda la energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella en calor, resistencia de los conductores, vaporización del agua, etc.

Los neutrones son acontrolados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye el número de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuántas barras de control se introduzcan, se generará más o menos energía.

Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrón por reacción de fisión, controlando de esta forma el proceso de fisión. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se pararía el reactor. El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya que la radiación hace que el reactor permanezca caliente.

Usos de la energía nuclear

Los usos más comunes de la energía nuclear son:

Abastecer de energia electrica a la poblacion civil: Actualemente constituye el 20% de la energía exosomatica que consumimos a nivel mundial.

Control de plagas mediante radiacion: Esto consiste en aplicar radiacion a insectos con el fin de dejarlos esteriles, la finalidad es que no dejen decendencia, de esta forma se controla la plaga

Mejoras en los productos vegetales: Consiste en irradiar las semillas con el objetivo de obtener mutaciones, de esta forma se puede mejorar sus caracteristicas para el consumo humano.

Medicina: Dentro de este ambito se han desarrollado
- Radiovacunas capaces de convatir enfermedades parasitarias del ganado.
- Diagnostico de enfermedades relacionadas con la tiroides, el higado, la circulacion sanguínea, el corazon, el pulmon entre otros.
-La radioterapia, terapia que combate el cancer interrumpiendo y bloqueando el ciclo celular.
-Progreso de la imagenología, especificamente el uso de las radiografias.

En el rubro militar se utiliza como combustible para submarinos, estos pueden recorrer mucho más distancia que uno no nuclear, esto debido a la eficiencia de la energía nuclear.


En la construccion de bombas, para nosotros las bombas nucleares más conocidas son las empleadas en la segunda guerra mundial que utilizaban fision nuclear, pero existe la llamada bomba de hidrogeno bomba mucho más devastadora que su predecesora, utiliza la fusion nuclear de los isotopos del hidrogeno deuterio y tritio para formar nucleos de helio, en este proceso hay una importante perdida de masa, ya que el helio es mas liviano que la suma de las masas de los isotopos del hidrogeno, esta masa se transformaria en energia llegando a ser mucho mas devastadora que la bomba de fusion nuclear.

Efectos del empleo de la Energía Nuclear

Efectos negativos:

• Si bien no produce emisiones de CO2 el empleo de energía nuclear produce grandes cantidades de desechos radiactivos que lo seguirán siendo por 250.000 años en el caso de los residuos de alta radiactividad, como los residuos del uranio, que es el combustible que utilizan los reactores para obtener energía. Estos, los residuos de alta radiactividad, debido a su imposibilidad de eliminarlos, se guardan en bóvedas en donde se acumulan cada día. Además, si estos residuos son liberados al medio ambiente producirían un alto impacto ambiental, llegando a ser el potencial causante de mutaciones afectando a todas las especies del ecosistema.

• El latente peligro de accidentes, en donde la central se transforma en una bomba atómica que destruye todo a su paso.

• La fuente es limitado, por lo que no es considerada una energía renovable.

• Riesgo de fugas de radiactividad debido a un evento natural, como por ejemplo un sismo.

• Hoy en día la energía nuclear se ve mermada por el cotidiano desarrollo de las energías renovables, que si bien hoy en día son bastante poco fiables, se esta trabajando para hacerlas mas eficientes para el consumidor, un ejemplo de ello es la energía fotovoltaica, quizás la menos contaminante de todas las fuentes de energía (ocupa directamente la luz que emana el sol), ya que no abarca contaminacion de ningun tipo

Efectos positivos:

• La energía nuclear es una energía barata, se estima que un kilowatio producido por energías alternativas cuesta alrededor de 0.7 euros, mientras que la misma cantidad producida por fisión nuclear, tiene un costo aproximado de 0.1 euros.

• Se presenta como una energía limpia, ya que no emite CO2 a la atmosfera, lo que la posicionaría como una energía que no aporta al calentamiento global, a diferencia del petróleo.

• Es una fuente de energía eficiente, ya que genera energía suficiente para el abastecimiento de un país. Y actualmente cerca del 20% de la energía eléctrica, a nivel mundial, es generada por la fisión nuclear.

• No es limitada geográficamente, a diferencia de la hidroeléctrica, aun que en zonas de riesgo geografico se puede llegar a ver limitada.

• Esta disponible todo el año, salvo cuando se realiza el mantenimiento( una vez por año).