Energía Nuclear: historia, características, tipos, usos y mucho más

La energía nuclear también se conoce como energía atómica, y está definida como aquella energía generada como resultado de las reacciones entre los distintos tipos de átomos existentes, estas son  provocadas de forma intencional y pueden ser controladas dentro de centrales nucleares, los cuales sirven como medio para producir electricidad.

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La energía nuclear, generalmente proviene de la reacción de los átomos nucleares, los cuales presentan ciertos elementos como el uranio, (U) o el hidrógeno (H), estos al ser bombardeados con las partículas subatómicas producen la fisión o fusión, de forma especifica en los núcleos atómicos, en el siguiente artículo conoceremos mas sobre todo lo relacionado con la Energía Nuclear.

La Energía Nuclear

La energía nuclear o también conocida como energía atómica es aquella que se libera  de manera espontánea o artificialmente a través de las reacciones nucleares. Aunque este término abarca otros significados, los cuales comprenden el aprovechamiento de dicha energía, ya que es usada de forma habitual para otros fines, como lo son:

  • La Energía Eléctrica
  • La Energía Térmica
  • La Energía Mecánica

Estos usos son aplicados por medio de reacciones atómicas, por tal motivo es frecuente referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción, sino como un concepto más amplio que incluye una serie de conocimientos y técnicas, que sirven para la utilizar de manera eficaz los beneficios de esta energía.

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Por lo general las reacciones que se producen en los núcleos atómicos son ocasionadas por algunos isótopos, los cuales presentan determinados elementos químicos, los cuales se clasifican en (los denominados radioisótopos), aunque dentro de este grupo es muy común la fisión del uranio-235, determinado como (235U), ya que con esta es que funcionan los reactores nucleares, y suele ser la más habitual en la naturaleza, a contenida de manera natural en el interior de las estrellas, y se conoce como la fusión del par deuterio-tritio, cuya sigla se identifica como (2H-3H).

En tal caso para que pueda producirse este tipo de energía tomando las reacciones nucleares pueden ser utilizados otros isótopos, que contengan varios elementos químicos, como lo son:

  • El torio-232
  • El plutonio-239
  • El estroncio-90
  • El polonio-210 (232Th, 239Pu, 90Sr, 210Po; y así sucesivamente)

Existen diferentes disciplinas al igual que algunas técnicas que usan de base principal la energía nuclear, estas comprenden la generación de energía eléctrica en las centrales nucleares hasta alcanzar las técnicas de análisis de datación arqueológica, las cuales se clasifican como, ( la  arqueometría nuclear),también se aplica a la medicina nuclear, la cual es usada en los hospitales.

En el caso de los sistemas que cuentan con más investigación y los diversos trabajados, son generados para la obtención de energía aprovechable a partir de la energía nuclear que se establece de forma masiva, determinada como la fisión nuclear y la fusión nuclear.

La energía nuclear puede ser utilizada de forma descontrolada, siendo establecida para otros aspectos como es el caso del armamento nuclear; o también puede ser controlada en reactores nucleares en los cuales se producen diferentes tipos de energía, las cuales se clasifican en: energía eléctrica, la energía mecánica o simplemente la energía térmica. Cada uno de los materiales utilizados al igual que el diseño de las instalaciones resultan completamente diferentes en cada uno de estos casos.

Otra de las técnicas, donde se emplea con frecuencia esta energía es en las pilas de mucha duración para aquellos sistemas que se caracterizan por tener un nivel de consumo eléctrico, a través del uso de los generadores termoeléctricos de radioisótopos (conocidos también en inglés como GTR, o RTG ), con los cuales se aprovechan los distintos modos de desintegración para generar electricidad en sistemas de termopares por medio del calor transferido por una fuente radiactiva.

En cuanto a la energía desprendida en esos procesos nucleares, suele producirse en forma de unas partículas subatómicas en movimiento. Dichas partículas, al frenar en la materia que las rodea, origina de manera específica energía térmica. Y esta energía térmica es transformada en energía mecánica por medio del uso de unos motores de combustión externa, como es el caso de las turbinas de vapor. Por lo general esta energía mecánica puede ser aplicada en el transporte, como sucede con los buques nucleares.

Una de las característica principales, más destacada dentro de este tipo de energía es la alta calidad de la energía, la cual puede producirse por unidad de masa de material utilizada en comparación con cualquier otro tipo de energía que sea conocida por el ser humano, aunque en algunos casos una baja  eficiencia del proceso, ya que se pierde entre un porcentaje considerable de la energía que se libera.​

En el caso de las reacciones nucleares, generalmente se libera una gran cantidad de energía como consecuencia de la masa de partículas que están involucradas en este proceso, la cual se transforma directamente en energía.

Historia

La Historia de la Energía Nuclear se remonta al año de 1896, cuando Henri Becquerel, descubrió que algunos elementos químicos tenían la capacidad de emitir radiaciones. Fue entonces cuando él y Marie Curie, junto a un grupo de investigadores estudiaron sus propiedades, dichas investigaciones les permitieron determinar que las radiaciones eran diferentes a los conocidos rayos X, ya que estas presentaban distintas propiedades, como resultado de sus análisis, clasificaron de manera específica a los tres tipos que lograron descubrir, a los cuales se les denominó como:

  1. Alfa
  2. Beta
  3. Gamma

Rápidamente pudieron observar que todas ellas provenían del núcleo atómico, el cual había sido clasificado por Ernest Rutherford en el año de 1911.

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Los antecedentes históricos, de la Energía Nuclear, muestran una serie de investigaciones que fueron una base importante dentro de su desarrollo, cada uno de estos planteamientos, se encuentran determinados, de la siguiente manera:

  • Con el descubrimiento del neutrino, se hizo referencia a la partícula descrita teóricamente en el año de 1930 por parte de Wolfgang Pauli, aunque esta no fue detectada hasta el año de 1956 por la determinación de Clyde Cowan y cada uno de sus colaboradores, en este caso se logro explicar la radiación beta
  • En el año de 1932, el reconocido James Chadwick descubrió la existencia del neutrón, el cual habría sido mencionado por Pauli en el año de 1930, y justo después Enrico Fermi descubrió  ciertas radiaciones emitidas en fenómenos no muy comunes de desintegración, los cuales eran en realidad estos neutrones
  • En los años 1930, Enrico Fermi, con la ayuda de sus colaboradores, establecieron una alternativa muy especifica, ellos bombardearon con neutrones más de 60 elementos, entre estos el clasificado  235U, originando así las primeras fisiones nucleares artificiales
  • En el año de 1938, en Alemania, surgieron diferentes participaciones, las cuales involucraron a investigadores como Lise Meitner, Otto Hahn y también Fritz Strassmann, los cuales verificaron los experimentos de Fermi, para luego de algunos procesos, poder mostrar sus hallazgos

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  • Por tal motivo en el año de 1939, ellos demostraron que parte de los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos con uranio eran en realidad núcleos de bario
  • Fue así como pronto llegaron a la conclusión de que eran el resultado directo de la división de los núcleos del uranio, de esta manera se había llevado a cabo el descubrimiento de la fisión
  • También en Francia, Joliot Curie, descubrió que aparte del bario, se emitían algunos neutrones secundarios en esa reacción, creando así de forma factible la reacción en cadena
  • También en el año de 1932, diversas investigaciones por parte de Mark Oliphant, lograron que este planteara ciertas teorías sobre la fusión de núcleos ligeros (de hidrógeno), describiendo poco después, por parte de Hans Bethe el funcionamiento de las estrellas, el cual estaba fundamentado  en este mecanismo

Características

La característica principal que posee la energía nuclear, está determinada por la alta calidad de la producción de la misma, esto cuando se compara con otros tipos de energía que el ser humano conoce.

La energía generalmente se consigue por medio de diversos procesos de transformación y de combinación de diferentes núcleos atómicos y partículas.

Las cuales generan muchos residuos radiactivos, estos posteriormente son catalogados como complejos al momento de erradicar.

En el caso de las fracciones de la energía nuclear se originan en los núcleos atómicos de algunos de los isótopos, los cuales presentan ciertos elementos radiactivos denominados como radioisótopos.

El conocido y mundialmente famoso esta denominado como la fisión del uranio-235, cuya clasificación corresponde a (235U), por medio del cual los reactores nucleares entran en funcionamiento, la fracción nuclear, también la naturaleza y en todo lo que corresponde a la parte interior de las estrellas, esta establecida por la fusión del deuterio-tritio, al que también se le denomina como (2H-3H).

Por lo general se pueden crear diferentes tipos de energías, por medio de las reacciones nucleares, en este caso se utilizan diferentes isótopos, los cuales cuentan con distintos elementos químicos, estos se clasifican de la siguiente manera:

  • Torio-232, (232Th)
  • Plutonio-239, 239
  • Puestroncio-90, 90Sr
  • polonio-210, 210Po

También existen distintas técnicas y variadas disciplinas que se usan como la base de la energía nuclear en las cuales se pueden encontrar aspectos importantes que van desde la generación de energía eléctrica, que se encuentra ubicada en las centrales nucleares, y pueden llegar hasta las técnicas de análisis de datación arqueológica nuclear, específicamente en el campo de la medicina nuclear, así como algunas otras. (ver artículo: Energía Térmica).

Ventajas y desventajas de la Energía Nuclear

La energía nuclear presenta una serie de ventajas y desventajas, entre las principales se encuentran, las mencionadas a continuación.

Ventajas

Las ventajas presentadas por este tipo de energía, suelen ser amplias, ya que esta evita las consecuencias negativas causadas por el uso de los combustibles fósiles, ya que estas son dañinas en el medio ambiente.

Por lo general en un país del primer mundo podría producirse alrededor un tercio de la energía eléctrica, la cual generaría todo un continente. De igual manera se podrían tomar en cuenta las posibles emisiones de los elementos que contaminan, ya que produce la utilización de combustibles fósiles.

También existen otras ventajas, en cuanto a la energía nuclear y son las siguientes:

  • Es considerada como poco contaminante, en especial cuando no existen accidentes y se toman las medidas necesarias, en cuanto a los posibles riesgos, en tal caso es necesario que se disponga de manera adecuada de los residuos radiactivos, en las centrales nucleares ya que contaminan menos el ambiente que la quema de combustibles fósiles.
  • Es segura, si, se cumplen los requisitos de seguridad,
  • La energía nuclear puede ser considerada como confiable
  • Es clasificada como eficiente
  • Por lo general la cantidades de energía que es liberada a través de este tipo de reacciones nucleares resultan masivas, en comparación a la cantidad de materia prima que demandan
  • Es considerada como versátil, debido a la aplicación de la radiación y también a otras formas de energía nuclear en las diferentes áreas del conocimiento humano, incluyendo la medicina, la cual tiene un nivel importantes.

Desventaja

En cuanto a la desventaja la principal, esta enfocada en la producción de residuos nucleares y lo complejo que sería gestionarlos, ya que se tendría que esperar durante muchos años para que cada uno de estos pierdan su peligrosidad y radiactividad.

Otras de las desventajas de la energía nuclear son las siguientes:

  • Presenta un nivel de riesgo,
  • Es altamente peligrosa, en los casos donde se produzcan accidentes, como ocurrió con el reactor
  • nuclear, de Chernóbil, específicamente en la antigua Unión Soviética, donde gran parte de la
  • población civil e incluso muchas especies de la vida animal presentaron un grave peligro como
  • consecuencia de la contaminación radiactiva
  • En el caso de los desechos producidos por los radiactivos de las centrales nucleares son considerados de difícil manejo y algunos cuentan con una vida media muy prolongada
  • Son considerados costosos, debido a la creación de centrales nucleares y el uso de esta tecnología suele generar muchos gastos y ser clasificada como muy costosa.

Aspectos fundamentales

En general, la energía nuclear es considerada como potente, puede en muchos casos resultar eficaz, dependiendo del uso asignado a la misma, en tal caso muchos la denominan como un verdadero logro del dominio humano sobre la física.

Aunque a pesar de sus beneficios también suele presentar aspectos negativos, y ser considerada por muchos como una tecnología riesgosa, sobre todo en sucesos fuertes, como los desastres ocasionados por las bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki, o también acontecimientos como el accidente de Chernóbil en la URSS, por tal motivo esta clase de tecnología representa un gran peligro para la vida y el planeta.

Principales Países Productores de Energía Nuclear

Por lo general existe una cantidad significativa de países considerados como las principales  fuentes productoras de energía nuclear en el mundo, dentro de los cuales se encuentran:

  • Canadá presenta un 14,8%
  • Gran Bretaña tiene un 17,9%
  • Estados Unidos de América, cuenta con un 20,2%
  • Francia tiene un 75,2%
  • Alemania posee un 26,1%
  • Ucrania presenta un 48,6%.
  • China solo tiene un 1,9%.
  • Corea del Sur cuenta con una cantidad del 34,8%.
  • Japón, presenta solo un 28,9%.

En conclusión, basados en esta lista de porcentaje se ha determinado que el país menos exportador de energía nuclear es China, ya que presenta solo un 1,9%, mientras que Francia con un 75,2%, es considerado como el mayor productor de energía nuclear.

Tipos de energía

  1. Energía hidráulica
  2. Energía mecánica
  3. Energía sonora
  4. Energía nuclear
  5. Energía eólica
  6. Energía radiante
  7. Energía luminosa
  8. Energía cinética
  9. Energía química
  10. Energías no renovables
  11. Energía térmica
  12. Energías renovables
  13. Energía eléctrica
  14. Energía potencial
  15. Energía solar

La Energía Atómica

La energía atómica, puede ser definida como energía nuclear, esta se caracteriza por ser  la energía liberada como consecuencia de la desintegración del núcleo presentado en ciertos átomos, en este caso se trata de los átomos inestables.

Para lograr una mejor estabilidad, se realizan ciertos procesos donde el átomo inestable se transforma en otro tipo de átomo, esto se realiza por medio de la expulsión de la energía, la cual se produce por la radiación, este es considerado como el fenómeno de la radioactividad.

En el caso de la naturaleza, la mayor cantidad  de los elementos son considerados como estables. Aunque, también existen algunos catalogados como inestables, debido a su composición especifica y en este caso para lograr la estabilidad, se desintegran  de forma gradual emitiendo una o varias partículas y de esta manera aparece la energía en forma de radiación.

A este proceso se le llama radiactividad, se trata de un fenómeno que se origina de manera natural, por lo general formamos parte de un medio ambiente que es naturalmente radiactivo, este término hace referencia a la radioactividad natural.

En cuanto a toda la materia del Universo, la cual incluye la mayor cantidad de los organismos vivientes, cada uno de ellos se encuentra constituidos por una mínima proporción de átomos radiactivos, esto como resultado de su proceso natural, en el caso del cuerpo humano también es considerado como ligeramente radiactivo.

En un porcentaje determinado, se considera que el 68% de la radioactividad a la que estamos expuestos es de origen natural. Aunque cada una de estas suele variar dependiendo del suelo ( en este caso os materiales radioactivos están presentes en el globo terráqueo desde su formación y las zonas graníticas presentan una mayor radioactividad), en relación a la altura (se ha determinado que a mayor altura, mayor es la radiación cósmica). (ver artículo: El sol como fuente de energía).

Planta de Energía Nuclear

Por lo general una central térmica nuclear o también conocida como planta nuclear, es aquella considerada como una instalación industrial, la cual esta empleada exclusivamente  para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear.

Esta se caracteriza por el empleo de combustible nuclear fisionable, el cual es producido mediante reacciones nucleares basadas en la proporción  de calor que a su vez es empleado, por medio de un ciclo, clasificado como termodinámico convencional, que sirve para producir el movimiento de alternadores que se encargan de transformar el trabajo mecánico en energía eléctrica. Estas centrales constan de uno o más reactores como parte de su desarrollo básico.

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El núcleo presentado de un reactor nuclear, se caracteriza por tener un contenedor o vasija en cuyo interior se albergan bloques que generalmente son de un material aislante de la radiactividad, estos comúnmente son de grafito o también de hormigón, y están rellenos de una cantidad determinada de combustible nuclear, el cual se encuentra formado por material fusible, clasificado como (uranio-235 o de simplemente plutonio-239).

En lo que corresponde al proceso se establece una reacción que generalmente es sostenida y moderada como resultado de la participación de los elementos auxiliares, los cuales absorben el exceso de neutrones liberados, y se encargan de mantenerlos bajo control, estableciendo así la reacción en cadena del material radiactivo; a estos otros elementos se les denomina comúnmente como moderadores.

De esta manera se rodea todo lo que pertenece al núcleo de un reactor nuclear, en este caso  está el reflector, el cual cumple una función que consiste en devolver al núcleo, una parte de los neutrones que se fugan de la reacción.

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Por tal motivo las barras de control, establecen una función especifica, la cual  se sumerge de forma facultativa en el reactor, y generalmente sirve para moderar o acelerar el factor de multiplicación del proceso de reacción en cadena del circuito nuclear.

En el caso del blindaje especial que se encuentra cerca de toda la parte del reactor, este se caracteriza por absorbe la radiactividad emitida en forma de neutrones, dicha radiación  clasificada como gamma, contiene las partículas catalogadas como alfa y las  partículas beta.

En general son un circuito de refrigeración externo, el cual se caracteriza por extraer el exceso de calor generado. También se encuentran presentes las torres de refrigeración de la central nuclear de Cofrentes, las cuales se ubican en España, expulsando vapor de agua.

Las instalaciones nucleares son aquellas construcciones, consideradas algo complejas debido a la escasez de tecnologías industriales empleadas y por tal motivo reflejan la elevada sabiduría con la que se les dota. Las características principales de la reacción nuclear generalmente pueden resultar peligrosas si, estas pierden de manera amplia su control.

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La energía nuclear, también se caracteriza por producir, de forma específica una gran cantidad de energía eléctrica, la cual esta determinada por una serie de residuos nucleares, entre los cuales se encuentran presentes los que se albergan en depósitos especializados. Por esta razón no son considerados como un producto de contaminación atmosférica, debido a los gases derivados de la combustión, la cual se caracteriza por producir el efecto invernadero, ya que no necesita del empleo de combustibles fósiles para su operación.

Funcionamiento

Las centrales nucleares constan principalmente de cuatro partes, las cuales se identifican de la siguiente manera:

  1. El reactor nuclear, esta determinado por ser la parte, donde se produce la reacción nuclear
  2. El generador de vapor de agua, abarca (sólo en las centrales de tipo PWR, clasificadas de esta manera como parte de su naturaleza).
    La turbina de vapor, comprende una función específica esta mueve un generador para producir electricidad con la expansión del vapor
  3. El condensador, cumple la función de generar un intercambio de calor, el cual se encarga de  enfriar el vapor y luego transformarlo nuevamente en líquido.
  4. El reactor nuclear, es considerado como el encargado de realizar la fisión de los átomos del combustible nuclear, como uranio, generando así un proceso especifico, el cual involucra los  residuos del plutonio, también se refleja liberando una gran cantidad de energía calorífica por unidad de masa de combustible como parte de su proceso

El generador de vapor, esta determinado para cumplir una función básica este es un intercambiador de calor que transmite de manera permanente el calor del circuito primario, por el que circula el agua que se calienta en el reactor, de este modo llega al circuito secundario, transformando el agua en vapor de agua, luego se expande en las turbinas de vapor, originando así el movimiento de éstas, y a su vez, se produce una fase donde comienzan a girar los generadores eléctricos, produciendo la energía eléctrica. Mediante un transformador generalmente se aumenta la tensión eléctrica a la de la red de transporte de energía eléctrica como parte de su mecanismo.

Después de que se produce la expansión en la turbina el vapor, presenta una serie de cambios este es condensado en el condensador, donde cede calor al agua fría refrigerante, que en las centrales, clasificadas como PWR, de las cuales proceden algunas de las torres de refrigeración. Una vez condensado, se vuelve al reactor nuclear para comenzar el proceso de nuevo.

Por lo general las centrales nucleares, siempre están cercanas a un suministro de agua fría, estas se encuentran determinadas como un río, o simplemente como un lago, también hay casos donde se clasifican como un mar, para  establecer así el circuito de refrigeración, el cual ya sea utilizado en las torres de refrigeración o en algunos casos no.

Sistema de refrigeración en una central nuclear

El sistema de refrigeración en una central nuclear, cumple con una serie de aspectos importantes, ya que este, se encarga de que se enfríe el reactor para que pueda desarrollarse correctamente. Este generalmente funciona como un medio especifico y se determina de la siguiente manera:

Este proceso es realizado mediante un chorro de agua, que abarca desde 44 600 mg/s, y que por lo general comprende un aporte por parte de un tercer circuito, clasificado como semicerrado, a este comúnmente se le denomina, «Sistema de Circulación», y realiza la refrigeración del núcleo externo.

Este sistema se caracteriza por presentar unos componentes muy particulares, generalmente consta de dos tubos de refrigeración de tiro artificial, y también abarca un canal de recogida de tierra, este cuenta con las correspondientes bombas de explosión para la refrigeración del núcleo externo y a su vez la elevación del agua a las torres.

¿Cómo se produce?

La energía nuclear se produce a través de unas fases que suelen ser complejas, esta se obtiene por lo general a partir de los núcleos atómicos de elementos químicos como el uranio, clasificado con las siguientes siglas-235 (235U) o  también por medio de la fusión denominada como isótopos del hidrógeno como el deuterio-tritio y cuya clasificación correspondiente es (2H-3H). Otros elementos aprovechables.

En el caso de la fisión, esta abarca generalmente  los elementos que son bombardeados con neutrones de baja velocidad, los cuales al unirse al núcleo se desestabilizan el átomo y de esta manera son obligados a dividirse en isótopos de otros elementos y liberando masivas cantidades de energía, junto con una lluvia de neutrones libres.

Por lo general esta misma técnica, suele ser aplicada para las bombas atómicas arrojadas por Estados Unidos sobre Japón en la Segunda Guerra Mundial, estos han sido sucesos de gran importancia en el mundo debido a su impacto,  pues los neutrones liberados impactan otros átomos de uranio en una reacción en cadena devastadora, lo que generalmente es parte de su proceso.

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En el caso de la fusión, suele presentar una composición distinta, ya que consiste en la unión de dos núcleos atómicos ligeros, en este caso son determinados  como los isótopos del hidrógeno, por medio de los cuales, actúan bajo condiciones extremas de presión y temperatura, forzando la producción de un átomo nuevo, en general cada uno de estos grupos, son formados por un neutrón energético y todavía más cantidades de energía que en el caso de la fisión. (ver artículo: Radiación Ultravioleta).

De tal manera las reacciones nucleares, consideradas como átomos sumamente inestables,  suelen  presentar distintos tipos de radiación en un período de tiempo específico, por tal motivo una vez que realizan este proceso en el ambiente su exceso de energía, suele ser transformado hasta que finalmente, se convierten en elementos inocuos y ordinarios.

¿Uso de Energía Nuclear?

Los usos de la energía nuclear son extensos, debido a sus características se pueden aplicar a distintos géneros, estos no sólo comprenden la electricidad, lo cual es de vital importancia en el mundo industrializado de la actualidad, además de energía calórica aprovechable y reconducible, se conocen otros tipos como lo son la energía mecánica, e incluso las de formas de radiación ionizante aprovechable para esterilizar material médico o quirúrgico.

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Fisión

Fermi, fue originado como parte del descubrimiento del neutrón, este se realizó por medio de una serie de experimentos, entre los cuales se encontraban los que presentaban procesos de bombardear, estos en distintos núcleos con estas nuevas partículas. En cada uno de los experimentos se pudo observar que a medida que se utilizaban un número de neutrones de energías bajas, en muchas ocasiones el neutrón era absorbido emitiéndose por medio de fotones.

Con el propósito de determinar el comportamiento de esta reacción, se realizo una serie de experimentos, de manera sistemática en todos los elementos de la tabla periódica. Y de esta forma se descubrieron nuevos elementos radiactivos, aunque al llegar a uranio, se obtuvo un resultado distinto.

Posteriormente, se determinó que la (fisión), no se originaba en todos los isótopos del uranio, sino que abarcaba solo en el  clasificados como 235U. luego de ciertos avances, se determinó  que la escisión podía dar lugar a o elementos distintos, cuya distribución de aparición es muy típica.

En el caso de la fisión de un núcleo de uranio, generalmente aparecen dos núcleos más ligeros resultado de la división del de uranio, aunque en este proceso se emiten 2 o 3 (en un nivel promedio que comprende los 2,5 en el caso del clasificado como 235U) neutrones a una alta velocidad (energía).

Esta cantidad tan extensa de neutrones hace inestables las diversas fases, en el caso de los (radiactivos) a los productos de fisión, los cuales alcanzan la estabilidad necesaria al desintegrarse de los neutrones excedentes debido a la desintegración del beta.

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La energía que generalmente es desprendida en la fisión, por parte de cada  núcleo de 235U es considerada en promedio con un componente de 200 MeV. En este caso los minerales explotados para la extracción del uranio, están contenidos por al menos 1 gramo de uranio por kg de mineral.

La aparición demostrada por parte de los 2,5 neutrones, que pertenecen a cada fisión, generalmente establecen una reacción en cadena, si estos se logran pueden producir que los 2,5 de un neutrón consigan fisionar un nuevo núcleo de uranio.

En el caso de otros átomos, generalmente se pueden fisionar con neutrones lentos, dentro de este grupo se encuentran los que están clasificados como 233U o el 239Pu. Sin embargo es posible que la fisión determinada con neutrones rápidos (generalmente los de energías más altas), como es el  caso de los clasificados 238U.

En general la teoría elemental de la fisión, esta basada en la proporción clasificada como Bohr y Wheeler, usando un modelo, por medio del cual los núcleos de los átomos se comportan como gotas líquidas, estableciendo así sus componentes. La fisión, también puede lograrse mediante partículas alfa, o por algunos protones o deuterones.

Fusión

En el caso de la fisión es considerada como un fenómeno, que aparece en una parte de la corteza terrestre, por medio de una forma natural, (en este caso se muestra como una frecuencia muy pequeña), la fusión, es principalmente artificial, esta forma parte de nuestro entorno (aunque es común el núcleo de las estrellas, como parte de este proceso). Sin embargo, esta energía cuenta con ventajas que se caracterizan por mostrar la fisión.

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En este caso tiende a resultar distinta la fisión, ya que esta se mueve por unos ciertos procesos en donde se suelen dividir los núcleos, la reacción consiste en la unión de 2 o más núcleos que son ligeros. Esta clase de unión tiende a dar lugar a 1 núcleo que es más pesado que los que son utilizados inicialmente y a los neutrones.

La fusión se llegó a conseguir antes incluso de llegar a poder comprender de manera completa las condiciones que se requerían en el desarrollo de las armas, limitándose a llegar a conseguir las condiciones extremas de la presión y también de la temperatura utilizando 1 bomba de fisión como una clase de elemento iniciador es decir un Proceso Teller-Ulam. Sin embargo no es sino hasta que Lawson tiende a definir unos ciertos criterios de tiempo, de densidad y de la temperatura que son mínimos cuando se empieza a comprender el verdadero funcionamiento de la fusión.

Una reacción particularmente interesante es la fusión de deuterio y tritio:

En dicha reacción se tienden a liberar unos 17,6 MeV por la fusión, que más que en el resto de las combinaciones con los isótopos de hidrógeno. Además, dicha reacción tiende a proporcionar 1 neutrón que es muy energético que puede llegar a aprovecharse para poder generar el combustible adicional para las reacciones posteriores de la fusión, usando el litio, por ejemplo. La energía que es liberada por gramo con dicha reacción es casi de 1.000 veces mayor que la que tiende a ser lograda en la fisión de 1 gramo de uranio natural que consiste en unas 7 veces superior si fuera un gramo de 235U puro.

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Para llegar a vencer la repulsión electrostática, tiende a ser muy necesario que todos los núcleos que se tienen que fusionar lleguen a alcanzar la energía cinética de aproximadamente unos 10 keV. Dicha energía se puede obtener por medio de un muy intenso calentamiento que es igual que en las estrellas, donde se logran alcanzar las temperaturas de los 108 K, que suele implicar un movimiento de los átomos de la misma manera de intenso.

Además de esa clase de velocidad para poder llegar a vencer la repulsión electrostática, la probabilidad de que se lleguen a producir la fusión debe de ser alta para que la misma reacción pueda suceder. Esto es lo que implica que se tienen que tener suficientes átomos con la gran cantidad de energía suficiente durante un tiempo pequeño.

Los 2 métodos que se encuentran en desarrollo para poder llegar a aprovechar de una cierta forma útil que no es bélica la energía que se encuentra desprendida en dicha reacción son:

  • El Confinamiento Magnético
  • El Confinamiento Inercial

Que ocurre con los fotones que son provenientes de los láser o de las partículas que proceden de los aceleradores. (ver artículo: Radiación Solar).

Tecnología nuclear

Las Armas nucleares, Un arma es toda clase de instrumento, medio o de máquina que su único destino es atacar o para defenderse. Según dicha terminología, solo existen 2 categorías de armas nucleares que son:

Todas aquellas que usan la energía nuclear de una especie de forma directa para el ataque o también para la defensa, es decir, como los explosivos que utilizan la fisión o la fusión.

Son todas aquellas que tienden a utilizar la energía nuclear para su propia propulsión, pudiendo llegar a poder a usar o no la munición que utilice la clase de energía nuclear para su posterior detonación. En dicha categoría se pueden llegar a citar a los buques de guerra de una propulsión nuclear también a los cruceros, a los portaaviones, a los submarinos, a los bombarderos, etc.

El impacto ambiental de la energía nuclear

El impacto ambiental de la energía nuclear es un tipo de resultado del ciclo del llamado combustible nuclear, las operaciones de las centrales nucleares y también de los efectos de los accidentes nucleares.

Los riesgos más rutinarios a la salud y también a las emisiones de los gases del efecto invernadero son provocados por la energía nuclear de la fisión que tienden a ser pequeños en cuanto a la relación a aquellos asociados con el uso del componente llamado carbón, sin embargo,  adicionalmente hay ciertos riesgos catastróficos la posibilidad de que el recalentamiento del llamado combustible es el que libere las cantidades masivas de los productos de la denominada fisión en dirección al ambiente, y también a la proliferación de las armas nucleares.

La población tiende a ser sensible a todos aquellos riesgos y ha llegado a existir considerablemente una clase de oposición pública en cuanto a la energía nuclear. El accidente ocurrido de Three Mile Island en el año 1979 y también el desastre de Chernóbil del año 1986, junto con los elevados costos de la construcción, que acabaron con el muy rápido crecimiento de la capacidad que fue instalada de la generación de la energía eléctrica de las centrales nucleares.

Consecuencias Positivas

La energía nuclear puede llegar a servir para poder arreglar todos los problemas de algunos vehículos de tamaño grandes como por ejemplo los submarinos. La segunda guerra mundial de los Estados Unidos llegó a terminar gracias a la energía nuclear. La radiación de la energía nuclear posee unos puntos que tienden a ser muy buenos.

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Esta energía nuclear puede llegar a ayudar para los diversos beneficios como por ejemplo para:

  • El Radiometrico
  • La Quimioterapia
  • Los Rayos X
  • Farmacia Nuclear y muchas más medicinas

Para poder llegar a meterle la radiación y poder curar a la gente tuvieron que llegar utilizar la tecnología no solo las medicinas naturales sin embargo haciendo todo esto también se pueden curar las gran enfermedades que en la actualidad existen soluciones gracias a la energía nuclear. (ver artículo: Velocidad de la Luz).

Consecuencias Negativas

La energía nuclear puede llegar a ser convertida en armas terroríficas. Para lograr hacer estas armas tuvieron que meterle mucha energía nuclear. La energía nuclear suelta mucha radiación que puede causarle un efecto a la gente en forma negativa, haciéndoles mucho daño al cuerpo. La energía nuclear es un peligro hacia la gente y el ambiente si la usamos en forma negativa y sin control. La energía puede llegar a hacer una bomba atómica, haciendo un gran impacto a la comunidad.

Residuos

Los residuos pueden identificarse de una manera especifica como parte de su desarrollo, dentro de este grupo se encuentran las siguientes clasificaciones.

La energía nuclear cuenta con al menos 4 flujos de desechos, los cuales pueden dañar al ambiente:

  1.  ella tiende a crear combustible nuclear llegando a gastar en el lugar del reactor (incluyendo todos los desechos de plutonio).
  2. ella puede llegar a producir relaves en los molinos y de las  minas de uranio
  3.  durante la operación estos tienden a liberar de una manera rutinariamente pequeñas cantidades de isótopos que son radiactivos
  4.  durante los accidentes pueden llegar a escaparse unas grandes cantidades de materiales radiactivos que suelen ser muy peligrosos

El ciclo del combustible nuclear involucra algunos de los elementos e isótopos más peligrosos conocidos a la humanidad, incluyendo más de 100 radioisótopos y carcinógenos tales como el estroncio-90, yodo-131 y el cesio-137, que son las mismas toxinas que se pueden encontrar en la lluvia radiactiva creada por las armas nucleares.

Se producen alrededor de 20 a 30 toneladas de desechos de alto nivel por año por cada reactor nuclear. El conjunto mundial de reactores nucleares crea aproximadamente 10.000 toneladas métricas de combustible nuclear gastado de alto nivel cada año. Se han sugerido varios métodos para el desecho final de la basura de alto nivel, incluyendo enterrarlos profundamente en estructuras geológicas estables, la transmutación y botarlos en el espacio.

El llamado reprocesamiento ha sido políticamente algo controversial a causa de su potencial para llegar a contribuir a la proliferación nuclear, la potencial parte de la vulnerabilidad al terrorismo nuclear, los desafíos políticos de la localización del lugar un problema que se aplica igualmente al desecho directo del combustible gastado, y por su alto costo cuando se compara a la opción de un ciclo de combustible de una sola pasada

Nueve estados de Estados Unidos tienen una moratoria explícita sobre la energía nuclear hasta que se encuentre una solución de largo plazo.

Otros desechos

También se producen cantidades moderadas de desechos de bajo nivel generados por los sistemas de control químico y de volumen (en inglés: Chemical and Volume Control System, CVCS). Esto incluye desechos gaseosos, líquidos y sólidos producidos a través del proceso de purificación del agua usando evaporación.

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Los desechos líquidos son reprocesados continuamente, y el gas es filtrado, comprimido y almacenado para permitir el decaimiento radiactivo, diluidos y luego botado. La tasa a lo que esto es permitido está regulado y los estudios han mostrado que tales descargas no violan los límites de exposición a la radiación que puede sufrir la población.

Los desechos sólidos pueden ser manejados simplemente colocándolos en donde no puedan ser molestados por unos pocos años. Existen tres sitios de depósitos de desechos de bajo nivel en Estados Unidos, y que están en Carolina del Sur, Utah y Washington.17 Antes de ser enterrados los desechos sólidos generados por los CVCS son combinados con otros desechos sólidos generados por el manejo de estos materiales.

Energía Nuclear y la Medicina

Medicina nuclear se define como la rama de la medicina que emplea los isótopos radiactivos, las radiaciones nucleares, las variaciones electromagnéticas de los componentes del núcleo atómico y técnicas biofísicas afines, para la prevención, diagnóstico, terapéutica e investigación médica.

Las aplicaciones clínicas de los radiofármacos abarcan prácticamente a todas las especialidades médicas.

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La medicina nuclear tiene estrecha relación con diversas ciencias básicas y aplicadas, como la física, química, electrónica, cibernética y farmacia, y con otras ramas de la medicina como fisiología, fisiopatología, radiodiagnóstico y otras técnicas de diagnóstico por la imagen.

En la actualidad, la mayor parte de los hospitales y centros sanitarios disponen de un Departamento de Radiología y de un Departamento de medicina nuclear, y emplean métodos radioquímicos de laboratorio para diagnóstico e investigación de una gran variedad de enfermedades.

La medicina nuclear es la especialidad médica que emplea los isótopos radioactivos, las radiaciones nucleares, las variaciones electromagnéticas de los componentes del núcleo atómico y técnicas biofísicas afines para la prevención, diagnóstico, terapia e investigación médicas. Asimismo, la medicina nuclear incluye el estudio de los fenómenos biológicos originados por la utilización de los isótopos radiactivos, así como el empleo de ciclotrones y reactores nucleares en la producción de radionucléidos de uso médico, y la aplicación de sistemas de reconstrucción de imágenes y de elaboración de datos.

Su campo de acción comprende los siguientes aspectos:

Prevención: En este aspecto, la medicina nuclear aplica los conocimientos y técnicas que le son propios a la higiene, medicina profiláctica y preventiva y a la protección radiológica.
Investigación: La medicina nuclear se desarrolla en la investigación básica y aplicada, utilizando isótopos radiactivos y técnicas biofísicas afines.

Diagnóstico: Incluye fundamentalmente la realización de pruebas funcionales, morfológicas, dinámicas, morfofuncionales y analíticas, basadas en principios bioquímicos, fisiológicos y fisiopatológicos, encaminadas a conseguir un mejor conocimiento y comprensión de la estructura y función del cuerpo humano en estado de salud o de enfermedad.

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Terapéutica: Además del importante impacto que tienen las técnicas diagnósticas de la medicina nuclear sobre el tratamiento y manejo de los pacientes, esta especialidad incluye, en su campo de acción, algunas indicaciones terapéuticas concretas realizadas mediante la administración a los pacientes de radiofármacos (terapia metabólica, endolinfática, intracavitaria, etc.). También comprende el tratamiento y prevención de los efectos biológicos provocados por la exposición a radiaciones ionizantes, especialmente cuando esta exposición se debe a irradiación externa o contaminación provocada por sustancias radioactivas no encapsuladas.

Importancia

La energía nuclear- como la solar, eólica o hidroeléctrica – puede generar electricidad sin la emisión de dióxido de carbono u otros gases de invernadero. … La electricidad es de fundamental importancia para el desarrollo económico. La industria y todas las comunidades del mundo la requieren para sus necesidades diarias.

Curiosidades de la Energía Nuclear

La energía nuclear se produce por una reacción nuclear en cadena controlada y genera calor que se utiliza para hervir agua, producir vapor y mover una turbina de planta de energía nuclear y vapor. La energía nuclear puede venir de la fisión del uranio, plutonio o torio o la fusión del hidrógeno en helio.

Hoy en día es casi todo de uranio. El hecho básico es que la energía de la fisión de un átomo de uranio produce 10 millones de veces la energía producida por la combustión de un átomo de carbono del carbón.

Las centrales nucleares necesitan menos combustible que los que queman combustibles fósiles. Una tonelada de uranio produce más energía que la producida por varios millones de toneladas de carbón o de varios millones de barriles de petróleo. En Francia, la energía nuclear es la más extendida, suministrando el 80 por ciento de la electricidad del país.

A partir de 2004, la energía nuclear proporcionan el 6,5% de la energía del mundo y un 15,7% de la electricidad del mundo.

La energía nuclear representa alrededor del 19 por ciento de la electricidad total generada en los Estados Unidos, una cantidad comparable a toda la electricidad usada en California, Texas y Nueva York, los tres estados más poblados.

El 27 de junio de 1954, la planta soviética Obninsk de Energía Nuclear se convirtió en la primera central de energía nuclear.

El desastre de Chernobyl en 1986 en la central nuclear de Chernóbil en la República Socialista Soviética de Ucrania (actualmente Ucrania) fue el peor accidente nuclear de la historia.

El Sol utiliza la fusión nuclear de átomos de hidrógeno en átomos de helio. Esto produce calor, luz y otras radiaciones.

La energía nuclear no produce prácticamente ninguna emisión de gases de efecto invernadero.
La energía nuclear es ahora una fuente de energía muy segura, de modo que un nuevo Chernóbil es muy poco probable que suceda.

En comparación con otras opciones de energía no basadas en el carbono y sin emisiones de carbono, las centrales nucleares requieren una área mucho menor de tierra. Para una planta de 1000 MW, los requisitos del sitio se estiman de la siguiente manera: planta nuclear, 1-4 km²; parque solar o fotovoltaica, 20-50 km²; un campo de viento, 50-150 km², y biomasa, 4.000-6.000 km².

La energía nuclear es la única industria de energía que asume la plena responsabilidad de todos sus desechos y los costos que conlleva .
La energía nuclear sería la fuente dominante de energía por ahora si no hubieran ocurrido los desastres de Chernobyl y Three Miles island.

Radioactividad

Es la emisión espontánea de radiaciones o partículas, o de ambas a la vez, que proceden de la desintegración de determinados nucleidos que las forman.

Puede ser natural o artificial y se trata de un fenómeno estadístico, por lo que para valorarlo hay que tener en cuenta el comportamiento de un conjunto de núcleos de la misma especie.

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Las radiaciones más emitidas son las electromagnéticas, y también los rayos X y Gamma. Otras pueden ser electrones o positrones, protones o núcleos de helio. Descubierta en 1896 por Antonie-Henri Becquerel, la radioactividad funciona ionizando el elemento que atraviesa.

Los usos de este fenómeno físico son varios. Suele aprovecharse para obtener energía nuclear, para aplicaciones industriales como las medidas de densidades, o en medicina, principalmente en radioterapia y radiodiagnóstico.

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