¿Cómo funciona y qué tan segura es la energía nuclear?

TL;DR

La fisión controlada del uranio genera calor, vapor y electricidad mediante circuitos separados que limitan la contaminación. Según las cifras expuestas, vivir cerca de una central aporta una dosis potencial muy inferior al fondo radiactivo natural, mientras que el combustible enriquecido al 4 o 5 % está muy lejos del nivel superior al 90 % asociado a una bomba.

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bienvenidos fiel escucha a un nuevo episodio de la tribu estoica hago un pequeño paréntesis con la temática que he ido sacando últimamente para rescatar este guión que realicé hace un tiempo y que tenía en la recámara para cuando fuera oportuno sinceramente ha sido el visionario de la película oppenheimer La que me ha llevado a recordarlo y a pensa... Read More

Key Insights

• La radiactividad transforma espontáneamente un núcleo inestable en otro núcleo estable.
• La fisión del uranio libera energía y neutrones capaces de mantener una reacción en cadena.
• El agua actúa como moderador en la mayoría de los reactores al ralentizar los neutrones.
• El uranio natural contiene un 0,7 % de uranio 235, proporción elevada al 4 o 5 % para el reactor.
• Un reactor no puede explotar como una bomba, que requiere enriquecimiento superior al 90 %.
• Los tres circuitos hidráulicos separan el agua radiactiva del vapor y del agua ambiental.
• Las barras de control y el ácido bórico regulan la cantidad de neutrones y la potencia.
• Una pastilla de óxido de uranio contiene tanta energía como una tonelada de carbón.
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Questions & Answers

Q: ¿Cómo genera electricidad una central nuclear?

La central obtiene calor mediante la fisión de núcleos de uranio. Ese calor eleva la temperatura del agua del circuito primario, que transfiere energía a otro circuito sin mezclarse con él. En el circuito secundario se forma vapor, y este impulsa una turbina conectada a un generador eléctrico. El generador produce la electricidad que la central entrega a la red. Un tercer circuito refrigera el secundario mediante agua procedente de un río, un lago o el mar, según la instalación descrita.

Q: ¿Qué es la fisión nuclear y cómo se mantiene la reacción?

La fisión nuclear sucede cuando un neutrón impacta contra un núcleo pesado, como el del uranio, y lo divide en dos o tres núcleos más pequeños. El proceso libera mucha energía, radiación nuclear y nuevos neutrones. Algunos de esos neutrones escapan o son absorbidos, mientras otros golpean nuevos átomos de uranio y provocan más fisiones. Así se forma una reacción en cadena. Para impedir que los neutrones abandonen rápidamente el reactor, se emplean moderadores que los ralentizan, normalmente agua.

Q: ¿Qué diferencia hay entre radiactividad y dosis de radiación?

La radiactividad es la transformación espontánea y gradual de un núcleo inestable en otro estable. Los materiales radiactivos producen radiación ionizante, capaz de alterar químicamente moléculas, incluido el ADN de las células. El becquerel mide la actividad radiactiva, y equivale a una desintegración atómica por segundo. El sievert mide la dosis recibida, aunque normalmente se utilizan milisieverts o microsieverts por ser unidades menores. El posible daño depende de la probabilidad, que aumenta conforme crece la dosis acumulada de radiación ionizante.

Q: ¿Cuánta radiación recibe una persona de fuentes naturales?

La cifra media presentada para el fondo radiactivo natural es de 2,4 milisieverts al año. Los rayos cósmicos aportan aproximadamente 0,39 milisieverts anuales, con dosis mayores durante viajes transoceánicos. El gas radón procedente de la desintegración natural del uranio aporta de media 1,15 milisieverts, aunque en interiores poco ventilados puede alcanzar 40. Además, el potasio 40 presente en alimentos y agua produce una dosis interna aproximada de 0,29 milisieverts al año, con una concentración especialmente destacada en el marisco.

Q: ¿Es peligrosa la radiación emitida cerca de una central nuclear?

Según los estudios mencionados, la dosis media que potencialmente puede recibirse en el entorno inmediato de una central debido a descargas y vertidos permanece por debajo de 0,1 microsieverts al año. La comparación ofrecida indica que esa cantidad equivale a la dosis producida por ingerir un solo plátano, debido a su contenido de potasio 40. También queda muy por debajo del fondo radiactivo natural medio citado, de 2,4 milisieverts anuales, y del umbral de 100 milisieverts al año asociado a un aumento de la incidencia del cáncer.

Q: ¿Puede un reactor nuclear explotar como una bomba atómica?

El reactor descrito no está remotamente cerca de las condiciones de enriquecimiento indicadas para una bomba. El uranio natural contiene aproximadamente un 99,3 % de uranio 238 y un 0,7 % de uranio 235. Para operar un reactor durante 18 meses, la proporción de uranio 235 se aumenta hasta un 4 o 5 % mediante enriquecimiento. En cambio, el texto sitúa el enriquecimiento necesario para la explosión de una bomba atómica por encima del 90 %, una diferencia muy amplia respecto al combustible del reactor.

Q: ¿Cómo se controla la potencia de un reactor nuclear?

La potencia se regula modificando la cantidad de neutrones disponibles para producir nuevas fisiones. Para ello se utilizan dos mecanismos: las barras de control y el ácido bórico disuelto en el agua refrigerante. Si se desea aumentar la potencia, se reduce el número de barras introducidas o disminuye la concentración de ácido bórico. Para reducirla se hace lo contrario, introduciendo más barras y elevando la concentración de ácido bórico. Durante la parada, estas medidas se aplican progresivamente hasta disminuir la reacción y detener el reactor.

Q: ¿Los circuitos de una central contaminan el agua exterior?

En el reactor de agua a presión descrito existen tres circuitos hidráulicos separados. El primario extrae el calor del reactor, es radiactivo y permanece cerrado. El secundario recibe calor del primario sin mezclar su agua con él, también es cerrado y produce el vapor que mueve la turbina. El terciario refrigera el secundario y es el único abierto. Su agua puede volver al río, lago o mar sin haber contactado con materiales contaminados. La precaución señalada consiste en reducir su temperatura para evitar daños térmicos al ecosistema.

Q: ¿Qué sale de las torres de refrigeración nucleares?

De las torres de refrigeración sale agua en forma de microgotas, comparable visualmente con una nube o niebla. El agua caliente entra a unos 10 metros de altura, se distribuye por la superficie interior y cae como lluvia. La forma de la torre genera una corriente ascendente de aire por diferencia de densidades, incluso bajo distintas condiciones meteorológicas. Parte de las microgotas acompaña ese flujo hacia el exterior, mientras el agua restante llega más fría al fondo y puede descargarse sin causar el daño térmico señalado.

Q: ¿Cómo se recarga el combustible de un reactor nuclear?

Durante una recarga se sustituye un tercio de los elementos combustibles del núcleo. Los elementos retirados se guardan en la piscina de combustible, donde pueden eliminar su calor residual y quedar blindados frente a la radiactividad. Los otros dos tercios regresan al reactor para continuar su consumo. De esta manera, cada elemento permanece durante tres ciclos de 18 meses, equivalentes a cuatro años y medio. La parada también permite efectuar modificaciones que no podrían realizarse mientras el reactor se encuentra funcionando.

Summary & Key Takeaways

• La fisión ocurre cuando un neutrón divide un núcleo pesado de uranio, libera energía y nuevos neutrones. Moderadores, barras de control y ácido bórico permiten sostener y regular esta reacción en cadena.

• Un reactor de agua a presión emplea tres circuitos hidráulicos separados. Solo el primario es radiactivo, mientras el secundario genera el vapor y el terciario intercambia calor con el entorno.

• La radiación debe valorarse mediante dosis y contexto. El fondo natural medio citado es de 2,4 milisieverts al año, frente a menos de 0,1 microsieverts atribuibles al entorno inmediato de una central.