¿Cómo funciona una Central Nucleeléctrica?

En las dos primeras partes hablamos de la historia de la energía nuclear, de cómo se fue entendiendo el origen de la materia y de qué estaba compuesta, qué era lo más pequeño en que se podía dividir la materia. De cuándo empezó a estudiarse a los elementos que componían la materia, los planteamientos del átomo y su configuración. Y cuándo y quiénes lograron desintegrar al átomo para poder generar energía nuclear controlada por el ser humano. Finalmente, y precisamente porque la guerra impulsó la generación de armas de destrucción masiva, la reflexión obligada llevó a convencer de que también podía y debía utilizarse la desintegración del átomo para crear y desarrollar la vida, no para destruirla (armas de destrucción masiva), lo que dio paso al planteamiento de construir y operar Centrales Nucleoeléctricas, para producir electricidad; o bien utilizarse en diversas aplicaciones de la Medicina (radioterapia, diagnóstico por imagen...); o en la Industria (pruebas de materiales, irradiación de alimentos..); o en la Investigación científica (trazadores en estudios biológicos y ambientales...).

La era atómica desde el principio, pero muy profundamente después de Agosto de 1945, trajo consigo un progreso científico increíble y serios dilemas éticos, transformando para siempre nuestra relación con la energía y la guerra.

¿Qué es una Central Nucleoeléctrica?

Recordamos que una Central Nucleoeléctrica es una instalación industrial en la que se genera electricidad a partir de la energía nuclear que se libera en forma de energía térmica mediante una reacción nuclear de fisión en cadena en la vasija de un "Reactor Nuclear", que es el componente principal de una Central. En él se aloja el combustible nuclear (habitualmente Uranio) y que cuenta con sistemas que permiten iniciar, mantener y detener, de forma controlada, la reacción nuclear. ¿Pero cómo se produce la energía nuclear controlada por mano humana? Mediante dos procesos: Fisión y Fusión Nuclear.

Diferencia entre Fisión y Fusión Nuclear

Como ya lo planteamos en las entregas anteriores, la energía nuclear es una forma de energía que se libera desde el núcleo o parte central de los átomos, que consta de Protones y Neutrones. Esta fuente de energía puede producirse de dos maneras: mediante Fisión (cuando los núcleos de los átomos se dividen en varias partes) o mediante Fusión (cuando éstos se fusionan).

▪︎FISIÓN NUCLEAR: DIVISIÓN DE NÚCLEOS PESADOS

~ La Fisión Nuclear divide los núcleos atómicos pesados ​​(Uranio, Plutonio) en núcleos más ligeros cuando son bombardeados por neutrones, liberando energía y neutrones adicionales.
~ Las reacciones de fisión liberan energía porque la energía de enlace por nucleón es menor en los productos en comparación con los reactivos, y la diferencia de masa se convierte en energía de acuerdo con Einstein: equivalencia masa-energíaY= mc²
~ Las reacciones de fisión se autosostienen mediante una reacción en cadena, donde los Neutrones liberados de un evento de fisión desencadenan fisiones posteriores en núcleos cercanos
- Permite el diseño de _reactores nucleares_ y bombas atómicas (Proyecto Manhattan de EEUU en 1942-1945).
~ Los Reactores de Fisión Nuclear generan electricidad aprovechando el calor de las reacciones de fisión controladas para producir vapor, que impulsa turbinas conectadas a generadores.
- Proporciona una parte importante de la electricidad mundial con bajas emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los combustibles fósiles.

▪︎ FUSIÓN NUCLEAR: COMBINACIÓN DE NÚCLEOS LIGEROS

~ La Fusión Nuclear combina núcleos atómicos ligeros (Hidrógeno isótopos) en núcleos más pesados ​​(Helio), liberando cantidades sustanciales de energía.
~ Las reacciones de fusión liberan energía cuando la energía de enlace por _Nucleón_ de los productos es mayor que la de los reactivos, y la diferencia de masa se convierte en energía.
~ Las reacciones de fusión requieren temperaturas extremadamente altas (millones de grados Celsius) para superar la repulsión electrostática entre núcleos cargados positivamente, lo que permite que la Fuerza Nuclear Fuerte los una.
- Se produce de forma natural en el Sol y otras estrellas.
- Logrado en armas como las bombas de Hidrógeno y en Reactores de Fusión Experimentales (ITER, las siglas son por International Thermonuclear Experimental Reactor, en castellano Reactor Termonuclear Experimental Internacional, se construye en Cadarache, Francia; o NIF por National Ignition Facility o en castellano Instalación Nacional de Ignición, que opera en California, EEUU, -que usa un potente láser para calentar y comprimir combustible de hidrógeno-).
~ La Investigación sobre la Fusión Nuclear controlada tiene como objetivo desarrollar una fuente de energía sostenible y prácticamente inagotable, ya que las reacciones de fusión pueden generar más energía por unidad de masa que las reacciones de fisión.
- La energía de fusión podría proporcionar una alternativa limpia y segura a los combustibles fósiles y a la energía nuclear convencional, con abundantes fuentes de combustible (Deuterio en agua de mar) y mínima vida útil de residuos radiactivos.


La Fisión Nuclear es el método que se utiliza hoy día en todo el mundo para producir electricidad a partir de energía nuclear, mientras que la tecnología para generar electricidad a partir de la Fusión Nuclear se encuentra todavía en fase de Investigación y Desarrollo (I+D).