Ciencias para el mundo contemporáneo: Centrales nucleares,fisióny fusión

Centrales nucleares,fisióny fusión

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· Introducción:

Bienvenidos a mi blog de ciencias para el mundo contemporáneo hoy trataremos sobre los procesos de fusión y fisión nuclear a raíz de la entrada anterior de los accidentes nucleares, a su vez aprenderemos como funciona un central nuclear cuáles son sus pros y sus contras. También me gustaría que vieran el coste que supone crear y mantener una central nuclear y que pasa con los residuos radiactivos. Todo esto y mucho mas….

· Lo primero veremos que es la energía nuclear:

La energía nuclear es la energía liberada por el núcleo de los átomos durante las reacciones nucleares. Las reacciones nucleares pueden producirse en algunos isotopos como la fisión del uranio, con la que funcionan los reactores nucleares. Para poder obtener la energía necesaria deben usarse otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio, el plutonio, el estroncio y el polonio.

Los dos sistemas utilizados para la obtención de energía nuclear son la fisión nuclear y la fusión nuclear (que veremos más adelante).

Como funciona una central

Una central nuclear está destinada a la producción de electricidad. El vapor de agua creado por las reacciones nucleares a través de unas barras de metal que se encuentran junto con el material radioactivo. La presión del vapor de agua mueve las turbinas que producen energía eléctrica de un modo parecido a una central térmica.

Las turbinas están conectadas a un generador eléctrico “parecido a una dinamo”. Aunque mucha de la energía producida se pierde en forma de calor. Las reacciones de fisión son las más utilizadas en las centrales nucleares de producción eléctrica utilizan.

· Funcionamiento de una central nuclear

Una central nuclear se basa en utilizar el calor producido por la fisión nuclear para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta temperatura y presión. Este llega hasta una gran turbina que las hacen girar. La turbina está conectada a un generador que convertirá en la energía cinética en energía eléctrica.

Dentro de un edificio llamado edificio de contención se encuentra el reactor nuclear que es El encargado de calentar y transformar el agua en vapor. En el reactor nuclear se produce la fisión del núcleo de los átomos. Ésta es una tipo de reacción muy utilizado junto a la fisión como indicamos antes genera gran cantidad de calor que se aprovecha para calentar el agua y convertirla en vapor mediante elementos con alta conductividad térmica.

El agua transformada en vapor a alta temperatura sale del edificio de contención debido a la alta presión a la que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Ésta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual podrá transformar la energía cinética en energía eléctrica.

El vapor de agua proveniente de la turbina aunque ha perdido energía calorífica continua en estado gas y muy caliente, por lo que hay que enfriarlo para poder reutilizar esa agua en estado líquido. A al salir de la turbina se dirige a un depósito de condensación donde estará en contacto con unas tuberías de agua fría. El vapor de agua vuelve a estado líquido (también llamado proceso de condensación) y mediante una bomba se vuelve a mandar de nuevo al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo.

· Procesos Fisión y fusión ( Diferencias)

Los procesos de Fusión y Fisión son métodos utilizados para extraer la energía del material radioactivo consisten en:

1. La fusión nuclear es el proceso mediante el cual varios núcleos de átomos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado. Produciendo una gran cantidad de energía, por lo que la materia puede entrar en un estado plasmático.

La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro libera energía en general, mientras que la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía y viceversa para el proceso inverso, la fisión nuclear (en la que después de explicarla veremos sus principales diferencias con el proceso de fusión). La de fusión del hidrógeno, dos protones deben acercarse lo suficiente para que se produzca nuclear fuerte que pueda superar su repulsión eléctrica y obtener la liberación de energía.

2. La fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

Las principales diferencias y características de ambos procesos son:

- El proceso de fisión nuclear es conocido y puede controlarse, la fusión plantea todavía los científicos no confían 100% en ella (todavía está en periodo de investigación).

- La fusión genera del orden de 4 veces más energía que la fisión.

- La reacción nuclear de fusión no contamina tanto como la de fisión, produciendo una cantidad mínima de residuos radioactivos.

- La fisión necesita como materia prima, una materia prima de difícil producción y obtención , como es el uranio enriquecido.

· Ventajas de la energía nuclear

La energía nuclear produce un tercio de la energía mundial y es inagotable.

la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida es una de sus grandes bazas.

No emite emisiones de CO2 como los combustibles fósiles.

Actualmente la generación de energía eléctrica se libera mediante reacciones de fisión nuclear, aunque hoy en no disponemos de la tecnología necesaria para obtenerla mediante ese método ( como evitar accidentes mediante las reacciones en cadena) y los residuos obtenidos serian menos radioactivos

· Desventajas de la Energía nuclear

1. La dificultad de gestionarlos los residuos nucleares ya que tardan muchísimos años en dejar de ser radioactivos y peligrosos.

2. La energía nuclear crea toneladas de residuos nucleares que producen dificultades al almacenarlos debido a su alta radioactividad.

3. Para generar la misma cantidad de energía mediante el uso de centrales nucleares habría que construir 80 reactores al año.

4. Es rentable desde el punto de vista del combustible consumido pero en cambio, respecto a la energía obtenida no lo es tanto si se analizan los costes de la construcción y los grandes costos en poner en marcha una planta nuclear.

Nota*en España: la vida útil de las plantas nucleares es de 40 años.

5. Altas probabilidades de accidentes nucleares en las reacciones nucleares por fisión que pueden generar unas reacciones en cadena que si los sistemas de control fallasen provocarían una explosión radiactiva. La energía nuclear de fusión es inviable debido que se basa en calentar el gas a temperaturas tan altas y se debe mantener algunos núcleos durante un tiempo para obtener una energía liberada superior a la necesaria para calentar y retener el gas resulta costoso.

· Coste de mantenimiento

La energía nuclear tiene costos competitivos con otras formas de generación eléctrica en los países de occidente, excepto en regiones donde hay un acceso directo a combustibles fósiles de bajo costo.

La energía nuclear es, en muchos lugares, competitiva con los combustibles fósiles para la generación de electricidad, a pesar de los relativamente altos costos de capital y la necesidad de internalizar todos los costos de almacenamiento y puesta fuera de servicio. Si también se tienen en cuenta los costos sociales y ambientales de los combustibles fósiles, la energía nuclear es sobresaliente.

Muestra que, en claros términos de dinero de contado, la energía nuclear tiene cerca de la décima parte de los costos del carbón. Los costos externos se definen como aquellos que inciden directamente en relación a la salud y al ambiente, cuantificable pero no incluidos en el costo de la electricidad. Si estos costos fuesen realmente incluidos, el precio de la electricidad del carbón en la Unión Europea se duplicaría y el del gas aumentaría un 30%. Esto sin intentar incluir al calentamiento global.

La energía nuclear promedia 0,4 Euro centavos/kWh, muy similar a la energía hidráulica. El carbón está sobre los 0,4 centavos (4,1 - 7,3); el gas varía entre 1,2 y 2,3 centavos, y solamente el viento se muestra mejor que la energía nuclear, con 0,1a 0,2 centavos/kWh como promedio.

· ¿Y los residuos radioactivos?

Los Residuos radiactivos son desechos radiactivos que no tienen capacidad para volver a ser reutilizados. Es un subproducto de un proceso nuclear producido durante la fisión nuclear. El residuo también puede generarse durante el desarrollo de otras actividades que implican a la energía nuclear como el desarrollo de armamiento o en medicina (como la radioterapia).