Cualquier materia está compuesta de átomos, formados a su vez por un núcleo en el que se encuentran los protones, cargados positivamente, y los neutrones, sin carga eléctrica. Girando en torno a este núcleo, se encuentran los electrones, cargados negativamente.
En 1896, Henri Becquerel descubrió que cuando las placas fotográficas están expuestas al radio, llegaban a ennegrecerse, incluso aunque estuvieran cubiertas. Posteriormente, se descubrió que el ennegrecimiento de las placas se debía a la radiación que emitía el átomo de radio y de aquí el término radioactivo. El radio emite rayos alfa de carga positiva, rayos beta de carga negativa y rayos X de carga neutra. Cuando los rayos interactúan con una combinación de átomos, divide los núcleos atómicos de éstos. Esta división se denomina fisión. Durante el proceso de fisión se desprende calor, hecho que constituye el fenómeno trascendental de una planta de energía nuclear.
Otra característica de la materia radioactiva es que una vez que comienza el proceso de fisión, puede continuar por sí solo. Este proceso se llama reacción en cadena y el uranio es un buen ejemplo de esto. El óxido de uranio es la principal materia prima que se encuentra en la corteza terrestre para ser utilizada en los procesos radioactivos y, por tanto, es la materia más usada en las plantas de energía nuclear. El núcleo de un átomo de uranio contiene 146 neutrones y cuando el núcleo de un átomo de uranio se irradia con neutrones, gana uno, lo que hace un total de 147 neutrones. En este estado inestable, el uranio se desintegra y se divide en dos elementos diferentes: el criptón, con 47 neutrones, y el bario, con 82 neutrones.
Actualmente, se estiman unas reservas mundiales de 2.543.430 toneladas de uranio metal, desigualmente distribuidas desde el punto de vista geográfico. El 24,5% se encuentran en Australia, el 17,3% en Kazakhstán, el 13% en Canadá y el 8,6% en Sudáfrica. En Europa, solamente están localizadas el 1,2% de las reservas totales mundiales de uranio. España, con unas reservas evaluadas en 4.650 toneladas de uranio metal, es el segundo país europeo en importancia, detrás de Francia.
La energía nuclear es la obtenida de reacciones nucleares de fisión y de fusión. Más concretamente, la energía nuclear se interpreta como la utilización de las reacciones de fisión en un reactor de energía nuclear, para generar vapor en la producción de energía eléctrica, propulsión de barcos o en la producción de calor para procesos industriales. La fusión nuclear es una reacción primaria referida a una colisión entre varios isótopos ligeros, y en la que libera energía y se produce un reacomodo de los núcleos atómicos participantes. Puesto que el combustible primario de la fusión, el deuterio, se presenta en forma natural y puede obtenerse de forma casi inagotable, la solución al problema de extraer potencia mediante la fusión resolvería el problema del rápido agotamiento actual de los combustibles fósiles químicamente valiosos.
El núcleo de una planta de energía nuclear es el reactor. El reactor usa como combustible unas pastillas que contienen una mezcla de Uranio 235 y Uranio U238, que forman el núcleo del reactor nuclear. La reacción en cadena se dispara por los neutrones libres en la mezcla del combustible y para controlar o detener la reacción. Las barras se pueden insertar o extraer alrededor del núcleo. A medida que la reacción progresa, se genera calor y el agua de los tubos que rodean al núcleo se convierte en vapor, que se envía a través de las turbinas para que giren los generadores eléctricos.
Las grandes medidas de seguridad utilizadas en las reacciones de fisión permiten la utilización de estas fuentes intensas de energía y, con la disponibilidad de grandes reservas de depósitos de uranio, se logran costos muy bajos de combustibles para la generación de energía eléctrica. El objetivo de los programas de investigación energética nuclear es el desarrollo y la demostración de que la energía nuclear es económica, limpia y segura. Sin embargo, muchas son las voces críticas que buscan su completa prohibición o que, por lo menos, aplazan el surgimiento de nuevas plantas comerciales.
En España, actualmente, la energía nuclear representa el 13% del total del consumo de energía primaria. El gas natural ha ganado mucha fuerza en los últimos años, hasta alcanzar el 10% actual, mientras los productos petrolíferos perdían peso en la estructura de consumos de energía primaria. Las energías renovables representan ya en la actualidad el 4% del total. Esta evolución demuestra la diversificación de las fuentes de energía primaria, un objetivo básico para garantizar el suministro energético futuro.
Desde 1990, la capacidad nuclear apenas ha aumentado un 4,4%. Sin embargo, es probable que la capacidad crezca marginalmente en los dos próximos años y que posteriormente disminuya al cerrarse los reactores más viejos, antieconómicos y políticamente impopulares.
La principal preocupación ante la energía nuclear es el miedo a las explosiones o a que se produzca un aumento de calor incontrolado que origine una fusión. Las medidas de presión de los ciudadanos han dado lugar a unos controles estrictos destinados a prevenir estos desastres nucleares.
Otro motivo de preocupación relacionado con las plantas de energía nuclear es la eliminación de residuos radioactivos del reactor. El uranio permanece en el núcleo del reactor hasta dos años antes de que pueda sustituirse. La primera operación consiste en enviar los residuos a una planta procesadora que recupera el uranio que no se ha usado. Una vez terminado el proceso de recuperación, los residuos se empaquetan en contenedores de acero inoxidable y se entierran. Los residuos son altamente activos y, por tanto, continúan generando calor. Sin embargo, la efectividad de los contenedores sólo dura 100 años y después de este tiempo, deben repararse o sustituirse.
Los peligros inherentes a la energía nuclear se han reconocido, incluida la producción de grandes cantidades de materiales radioactivos y el posible uso de plutonio a gran escala. Pero, la ingeniería en energía nuclear comprende programas amplios de seguridad, ecología y estudios biomédicos, investigaciones y pruebas. Los criterios para ubicar una nucleoeléctrica implican estudios muy detallados sobre la geología, sismología, hidrología, meteorología, demografía e incluso las instalaciones industriales, de transporte y militares cercanas a la región. Entre las numerosas medidas de seguridad adoptadas, se encuentran los planes de emergencia para hacer frente a incendios o explosiones, y los accidentes de la radiación proveniente de errores operacionales en el funcionamiento, o desastres naturales.
Redacción Ambientum
