Principios de produccion de energia
Muchas plantas nucleares usan el Uranio-235 como “combustible”.
Pero este no se quema, si no que se produce energía usando una reacción de
fisión. En cada reacción individual, un neutrón hace que el núcleo del uranio
se separe. Los fragmentos del núcleo se
mueven rápido y la temperatura aumenta, además entre los fragmentos hay mas
neutrones que al iniciar otras reacciones forman una reacción en cadena.
El diseño de un reactor nuclear debe asegurar que solo un
neutrón de cada reacción inicie otras reacciones. Ya que si mas reacciones se
llevan a cabo la reacción en cadena se puede salir de control, pero si hubieran
menos reacciones el numero de reacciones disminuiría y la reacción de fisión
pararía tarde o temprano.
La probabilidad de que un neutrón cause una reacción de fisión depende de el numero de núcleos con los que puede hacer la reacción y la rapidez (o energía) de los neutrones.
También entre mas grande sea el bloque de combustible hay una mayor probabilidad de que un neutrón cause una reacción y que gracias a esta empiece una reacción en cadena. Además hay energías de neutrones en particular que hacen mas probable fisión nuclear. Generalmente los neutrones creados por el proceso de fisión se les debe disminuir la rapidez para poder volver a reaccionar.
La probabilidad de que un neutrón cause una reacción de fisión depende de el numero de núcleos con los que puede hacer la reacción y la rapidez (o energía) de los neutrones.
También entre mas grande sea el bloque de combustible hay una mayor probabilidad de que un neutrón cause una reacción y que gracias a esta empiece una reacción en cadena. Además hay energías de neutrones en particular que hacen mas probable fisión nuclear. Generalmente los neutrones creados por el proceso de fisión se les debe disminuir la rapidez para poder volver a reaccionar.
Moderador, barras de control y VAREADOR de calor
Estos son tres componentes muy importantes en el diseño de
una planta nuclear.
· Las colisiones entre los neutrones y el núcleo del moderador causan que los neutrones disminuyan la rapidez para que puedan reaccionar.
· Las barras de control son barras removibles que absorben neutrones. Se pueden introducir y sacar de la reacción en cadena para controlarla.
· El variador de calor permite que la reacción nuclear ocurra en un lugar cerrado y aparte del medio ambiente. La reacción aumenta la temperatura y esta energía térmica se transfiere al agua y cuando se vuelve vapor le da vueltas a las turbinas.
· Las colisiones entre los neutrones y el núcleo del moderador causan que los neutrones disminuyan la rapidez para que puedan reaccionar.
· Las barras de control son barras removibles que absorben neutrones. Se pueden introducir y sacar de la reacción en cadena para controlarla.
· El variador de calor permite que la reacción nuclear ocurra en un lugar cerrado y aparte del medio ambiente. La reacción aumenta la temperatura y esta energía térmica se transfiere al agua y cuando se vuelve vapor le da vueltas a las turbinas.
Ventajas
·
La densidad de energía es muy alta por lo que
con una pequeña masa de Uranio se crea mucha energía.
· Las reservas de uranio son muy grandes en comparación al petróleo.
· Las reservas de uranio son muy grandes en comparación al petróleo.
desventajas
·
El proceso produce residuos radioactivos.
· El riesgo es alto si algo anda mal.
· Es no renovable (aunque debería durar mucho tiempo)
· El riesgo es alto si algo anda mal.
· Es no renovable (aunque debería durar mucho tiempo)
Enriquecimiento y reprocesamiento
El uranio normal no tiene mas de 1% de uranio-235. El
enriquecimiento es el proceso para aumentar este porcentaje para que la fisión
nuclear sea mas probable.
Además del uranio-235 el plutonio-239 también es capaz de mantener una reacción de fisión. El nucleído es formado como sub producto de un reactor nuclear, el uranio-238 puede capturar neutrones en movimiento y formar uranio-239. Esto experimenta la descomposición beta a neptunio-239 y al experimentar la descomposición beta nuevamente se vuelve plutonio-239.
El reprocesamiento involucra tratar los desechos del combustible usado de los reactores nucleares para recuperar uranio y plutonio.
Además del uranio-235 el plutonio-239 también es capaz de mantener una reacción de fisión. El nucleído es formado como sub producto de un reactor nuclear, el uranio-238 puede capturar neutrones en movimiento y formar uranio-239. Esto experimenta la descomposición beta a neptunio-239 y al experimentar la descomposición beta nuevamente se vuelve plutonio-239.
El reprocesamiento involucra tratar los desechos del combustible usado de los reactores nucleares para recuperar uranio y plutonio.
Salud, seguridad y riesgo
Algunos de los problemas asociados con el uso de estaciones
de energía nuclear para generar energía eléctrica son:
· Si se remueven todas las barras de control, la reacción aumentara su producción rápidamente. Una fisión nuclear descontrolada causaría una explosión y derretimiento térmico de la base. Al explotar se causarían un gran numero de bajas por lo que se argumenta que no vale la pena el riesgo. También las plantas nucleares pueden ser el punto de mira de ataques terroristas.
· La reacción produce desechos nucleares radioactivos. Parte de esta es muy peligrosa y se demora miles de años en descomponerse, la solución es enterrarla en áreas geológicamente seguras.
· El uranio se obtiene de la minería, lo cual incluye riesgo, además como el mineral también es radioactivo se necesitan precauciones extra para proteger a los trabajadores en estas minas.
· El transporte del uranio desde las minas hasta la planta y desde los desechos de la planta hasta la planta de reprocesamiento debe llevarse a cabo cuidadosamente y de manera segura.
· Subproductos del uso de plantas nucleares por civiles se pueden usar para producir armas nucleares.
· Si se remueven todas las barras de control, la reacción aumentara su producción rápidamente. Una fisión nuclear descontrolada causaría una explosión y derretimiento térmico de la base. Al explotar se causarían un gran numero de bajas por lo que se argumenta que no vale la pena el riesgo. También las plantas nucleares pueden ser el punto de mira de ataques terroristas.
· La reacción produce desechos nucleares radioactivos. Parte de esta es muy peligrosa y se demora miles de años en descomponerse, la solución es enterrarla en áreas geológicamente seguras.
· El uranio se obtiene de la minería, lo cual incluye riesgo, además como el mineral también es radioactivo se necesitan precauciones extra para proteger a los trabajadores en estas minas.
· El transporte del uranio desde las minas hasta la planta y desde los desechos de la planta hasta la planta de reprocesamiento debe llevarse a cabo cuidadosamente y de manera segura.
· Subproductos del uso de plantas nucleares por civiles se pueden usar para producir armas nucleares.
armas nucleares
Una planta nuclear involucra fisión nuclear controlada
mientras que una fisión nuclear descontrolada produce enromes cantidades de
energía liberadas en armas nucleares. Las armas nucleares han sido diseñadas
con uranio y plutonio como combustible . Algunos problemas que involucran armas
nucleares son:
· Problemas de moral asociados con cualquier arma involucrada en guerra. Las armas nucleares tienen una gran capacidad destructiva, desde la segunda guerra mundial han sido utilizadas como amenaza para impedir actos violentos contra países que tienen acceso a estas armas.
· Las inimaginables consecuencias de una guerra nuclear a forzado a que muchos países acepten tratados de no proliferación , los cuales limitan tecnología de energía nuclear a pocos países.
· Un subproducto de el uso pacifico de uranio para la producción de energía es el uranio-239. El cual puede ser usado para la producción de armas nucleares.
· Problemas de moral asociados con cualquier arma involucrada en guerra. Las armas nucleares tienen una gran capacidad destructiva, desde la segunda guerra mundial han sido utilizadas como amenaza para impedir actos violentos contra países que tienen acceso a estas armas.
· Las inimaginables consecuencias de una guerra nuclear a forzado a que muchos países acepten tratados de no proliferación , los cuales limitan tecnología de energía nuclear a pocos países.
· Un subproducto de el uso pacifico de uranio para la producción de energía es el uranio-239. El cual puede ser usado para la producción de armas nucleares.
Reactores de fusion
Los reactores de fusión ofrecen el potencial teórico de
significante generación de energía sin muchos problemas asociados con los
reactores nucleares de fisión. El combustible usado, hidrogeno, el cual es
abundante y la reacción (si se pudiera sostener) no produciría desechos
reactivos.
La reacción es la misma que se lleva a cabo en el sol y requiere crear temperaturas lo suficientemente altas como para ionizar hidrogeno atómico a un estado de plasma (el cuarto estado de la materia). Ahora el principal desafío en el diseño están asociados con mantener el plasma en la temperatura adecuada y densidad para que la fusión se lleve a cabo.
La reacción es la misma que se lleva a cabo en el sol y requiere crear temperaturas lo suficientemente altas como para ionizar hidrogeno atómico a un estado de plasma (el cuarto estado de la materia). Ahora el principal desafío en el diseño están asociados con mantener el plasma en la temperatura adecuada y densidad para que la fusión se lleve a cabo.