Para que se utiliza la energia nuclear
Ventajas e inconvenientes de la energía nuclear
Las centrales nucleares utilizan combustible de uranio poco enriquecido para producir electricidad mediante un proceso llamado fisión, es decir, la división de los átomos de uranio en un reactor nuclear. El combustible de uranio consiste en pequeñas y duras pastillas de cerámica que se empaquetan en tubos largos y verticales. Los haces de este combustible se introducen en el reactor.
Una sola pastilla de uranio, ligeramente más grande que la goma de un lápiz, contiene la misma energía que una tonelada de carbón, 3 barriles de petróleo o 17.000 pies cúbicos de gas natural. Cada pastilla de combustible de uranio proporciona hasta cinco años de calor para la generación de energía. Y como el uranio es uno de los metales más abundantes del mundo, puede proporcionar combustible a las centrales nucleares comerciales del mundo durante generaciones.
La energía nuclear también ofrece muchas ventajas para el medio ambiente. Las centrales no queman ningún material, por lo que no producen subproductos de la combustión. Además, como no producen gases de efecto invernadero, las centrales nucleares ayudan a proteger la calidad del aire y a mitigar el cambio climático.
Cuando se trata de eficiencia y fiabilidad, ninguna otra fuente de electricidad puede igualar a la nuclear. Las centrales nucleares pueden generar continuamente electricidad a gran escala, las 24 horas del día, durante muchos meses seguidos, sin interrupción.
Cómo funciona la energía nuclear
Utilizamos la energía nuclear principalmente para la generación de electricidad. Estados Unidos es el mayor productor mundial de energía nuclear, con más del 30% de la generación mundial de electricidad de origen nuclear. Una quinta parte de la electricidad del país procede de la energía nuclear. Aunque la energía producida en un reactor nuclear también podría utilizarse en otros procesos industriales y químicos, estos otros usos no se han adoptado (salvo en algunos casos aislados), debido a la preocupación por la seguridad, la protección y el coste.
Un trabajador de la central nuclear de Chernóbil sosteniendo un dosímetro para medir el nivel de radiación se ve contra el fondo del sarcófago en construcción destinado a confinar los restos de la unidad del reactor número 4, Ucrania, 1986.
El uranio, el combustible de las centrales nucleares, se extrae generalmente de una de estas tres maneras: minería subterránea, minería de superficie o a cielo abierto, o un proceso químico llamado lixiviación in situ (ISL). La minería subterránea expone a los trabajadores a altos niveles de gas radón. Los estudios han encontrado pruebas sólidas de un mayor riesgo de cáncer de pulmón en los mineros del uranio debido a la exposición a este gas radiactivo inodoro e incoloro que se forma durante la descomposición natural del uranio en el suelo, las rocas y el agua. Los mineros también están expuestos al riesgo de derrumbes y neumoconiosis, una enfermedad pulmonar causada por la inhalación de polvo.La minería de superficie o a cielo abierto es más segura para los mineros que las minas subterráneas, pero el proceso implica la voladura de 30 veces más tierra, y el material que queda después del procesamiento es radiactivo y tóxico. Además, el terreno circundante sufre un aumento de la erosión, desprendimientos y contaminación del suelo y el agua.
¿Es buena la energía nuclear?
La energía nuclear es la segunda fuente de electricidad baja en carbono hoy en día, con 452 reactores en funcionamiento que proporcionaron 2700 TWh de electricidad en 2018, o el 10% del suministro mundial de electricidad.En las economías avanzadas, la energía nuclear ha sido durante mucho tiempo la mayor fuente de electricidad baja en carbono, proporcionando el 18% del suministro en 2018. Sin embargo, la energía nuclear está perdiendo terreno rápidamente. Mientras que 11,2 GW de nueva capacidad nuclear se conectaron a las redes eléctricas a nivel mundial en 2018 - el total más alto desde 1990 - estas adiciones se concentraron en China y Rusia.
La energía nuclear ha evitado alrededor de 55 Gt de emisiones de CO2 en los últimos 50 años, casi igual a 2 años de emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía. Sin embargo, a pesar de la contribución de la energía nuclear y el rápido crecimiento de las energías renovables, las emisiones de CO2 relacionadas con la energía alcanzaron un récord en 2018, ya que el crecimiento de la demanda de electricidad superó el aumento de la energía baja en carbono.
En ausencia de nuevas ampliaciones de la vida útil y de nuevos proyectos, podrían producirse 4.000 millones de toneladas adicionales de emisiones de CO2, lo que subraya la importancia del parque nuclear para las transiciones energéticas bajas en carbono en todo el mundo. En las economías emergentes y en desarrollo, sobre todo en China, el parque nuclear proporcionará electricidad con bajas emisiones de carbono durante las próximas décadas, pero el parque nuclear de las economías avanzadas tiene una edad media de 35 años y muchas centrales se acercan al final de su vida útil. Sin embargo, el parque nuclear de las economías avanzadas tiene una media de 35 años y muchas centrales se acercan al final de su vida útil. Dada su antigüedad, las centrales están empezando a cerrar, y se espera que el 25% de la capacidad nuclear existente en las economías avanzadas se cierre para 2025. No obstante, siguen representando una importante inversión de capital. El coste estimado de ampliar la vida operativa de 1 GW de capacidad nuclear durante al menos 10 años oscila entre 500 millones de dólares y algo más de 1.000 millones de dólares, dependiendo del estado del emplazamiento.Sin embargo, las difíciles condiciones del mercado son un obstáculo para las inversiones de ampliación de la vida útil. Un periodo prolongado de precios bajos de la electricidad al por mayor en la mayoría de las economías avanzadas ha reducido drásticamente o eliminado los márgenes de muchas tecnologías, lo que hace que la energía nuclear corra el riesgo de cerrar antes de tiempo si se necesitan inversiones adicionales. Por ello, la viabilidad de las ampliaciones depende en gran medida de las condiciones del mercado nacional.
¿Es la energía nuclear renovable?
En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. La fisión tiene lugar dentro del reactor de una central nuclear. En el centro del reactor se encuentra el núcleo, que contiene el combustible de uranio.
El combustible de uranio se forma en pastillas de cerámica. Cada pastilla cerámica produce aproximadamente la misma cantidad de energía que 150 galones de petróleo. Estas pastillas ricas en energía se apilan de extremo a extremo en barras de combustible metálicas de 12 pies. Un conjunto de varillas de combustible, algunas con cientos de varillas, se denomina conjunto de combustible. El núcleo de un reactor contiene muchos elementos de combustible.
El calor producido durante la fisión nuclear en el núcleo del reactor se utiliza para hervir el agua y convertirla en vapor, que hace girar las palas de una turbina de vapor. Al girar los álabes de la turbina, impulsan los generadores que producen electricidad. Las centrales nucleares vuelven a enfriar el vapor en agua en una estructura separada de la central, llamada torre de refrigeración, o utilizan agua de estanques, ríos u océanos. El agua enfriada se reutiliza para producir vapor.
Los reactores nucleares de Estados Unidos pueden tener grandes cúpulas de hormigón que cubren los reactores, necesarias para contener las emisiones accidentales de radiación. No todas las centrales nucleares tienen torres de refrigeración. Algunas centrales nucleares utilizan agua de lagos, ríos o del océano para su refrigeración.