Se denomina combustible nuclear a todo aquel material que haya sido adaptado para poder ser utilizado en la generación de energía nuclear. El término combustible nuclear puede referirse tanto al material (físil o fusionable) por sí mismo como al conjunto elaborado y utilizado finalmente, es decir, los haces o manojos de combustible, compuestos por barras que contienen el material físil en su interior, aquellas configuraciones que incluyen el combustible junto con el moderador o cualquier otra. El combustible nuclear por excelencia es el uranio, sin embargo en la naturaleza aparece de forma que no es directamente utilizable en las instalaciones nucleares por lo que es preciso tratarlo. De cada gramo de uranio natural el 99,28 % de la masa es 238U, el 0,71% 235U y 0,005% 234U. Los reactores PWR y BWR funcionan obteniendo la energía de la fisión de los átomos de 235U contenidos en el combustible y de otras reacciones nucleares, principalmente la fisión del 239Pu generado por activación del 238U. Para que los reactores moderados por agua ligera (PWR, BWR, VVER, …) puedan funcionar es necesario aumentar la proporción del isótopo 235U desde el 0,71% con el que se presenta en la naturaleza hasta una concentración de entre el 2% y el 5%, mediante un proceso llamado enriquecimiento de Uranio.
La siguiente presentación nos ilustra el proceso de obtención del uranio ya enriquecido para su utilización en los reactores nucleares.
Esta ciudad es conocida porque sufrió el peor accidente de la historia de la energía nuclear el 26 de abril de 1986 cuando se produce el sobrecalentamiento y explosión del reactor número 4 de la planta nuclear de Chernobyl, el cual emitió 400 veces más radiación que la bomba atómica que cayó sobre Hiroshima en 1945, por lo que la ciudad se vio afectada por la radiación y debió ser evacuada. La evacuación fue llevada a cabo en tan solo tres horas por el ejército ruso, cuando la mayoría de los habitantes fueron desalojados de sus casas contra su voluntad, y los animales domésticos y de ganado fueron sacrificados.
Fue fundada en 1970 para dar hogar a los trabajadores de la central nuclear de Chernobyl y a sus familias. Debido a su estratégica posición geográfica en un clima relativamente templado y un suelo muy fértil, la ciudad comenzó a desarrollarse, convirtiéndose en una de las zonas más agradables para vivir en toda la antigua URSS. Debido a eso, la población en sólo 16 años creció hasta más de 40.000 personas.
Actualmente no tiene ningún habitante, más que investigadores, científicos y fuerzas de seguridad que custodian la zona de exclusión. La ciudad es ahora un museo de la era soviética tardía, tiene muchos edificios de apartamentos, dentro de los cuales se encuentran abandonadas fotografías, juguetes de niños, ropa, objetos personales, etc. También hay restaurantes, plazas de juego, hospitales, escuelas y gimnasios que también fueron abandonados. Debido al inexistente mantenimiento de las construcciones, dentro de ellas el moho, hongos e incluso plantas han crecido gracias a la humedad producida al derretirse la nieve de invierno.
Por una larga carretera completamente vacía se llega al puesto de control de la zona de seguridad de 30 kilómetros cuadrados resguardada por el ejército alrededor del área del accidente. El terreno que rodea al antiguo reactor está cercado también por un nuevo perímetro de 10 kilómetros cuadrados, que es donde se considera que hay mayor contaminación. Pripyat era una ciudad de unos 50.000 habitantes, que alojaba a los trabajadores de la planta nuclear de Chernobyl, quienes fueron evacuados días después del accidente, el día de la explosión el viento evitó que la nube radioactiva acabase con todos sus habitantes. En la zona de 30 kilómetros alrededor del reactor había unas 94 aldeas y las ciudades de Pripyat y Chernobyl. Actualmente, tras la masiva evacuación de la población, sólo queda un puñado de aldeas y la pequeña urbe de Chernobyl, donde hay unas 7.000 personas, es decir, menos de 5% de lo que había hace 20 años. La ciudad quedó totalmente suspendida, una muestra de ello es que aún se encuentran símbolos comunistas en los panoramas, por ejemplo, en la casa de voto, todavía están las urnas y los carteles que se mostrarían el 1 de mayo. Sobre el edificio de gobierno, aún están los escudos de la URSS y de la República Socialista Soviética de Ucrania; e incluso partes del himno de la URSS escritas en un edificio.
Se estima que la zona no será habitable hasta dentro de varios siglos por las concentraciones de elementos radioactivos. Prácticamente cualquier persona puede entrar a la ciudad pero es recomendable llevar un dosímetro y no quedarse de noche. Las puertas y ventanas han sido abiertas para reducir el riesgo a los visitantes. Pero pese a esta situación, hay quienes han regresado a sus antiguas casas viejas y haciendo caso omiso de los peligros en la zona, han vuelto a cultivar el suelo.
El accidente de Chernóbil, acontecido en dicha ciudad de Ucrania el 26 de abril de 1986, ha sido el accidente nuclear más grave de la Historia, siendo el único que ha alcanzado la categoría de nivel 7 (el más alto) en la escala INES.
Aquel día, durante una prueba en la que se simulaba un corte de suministro eléctrico, un aumento súbito de potencia en el reactor 4 de la Central Nuclear de Chernóbil, produjo el sobrecalentamiento del núcleo del reactor nuclear, lo que terminó provocando la explosión del hidrógeno acumulado en su interior.
La cantidad de material radiactivo liberado, que se estimó fue unas 500 veces mayor que la liberada por la bomba atómica arrojada en Hiroshima en 1945, causó directamente la muerte de 31 personas, forzó al gobierno de la Unión Soviética a la evacuación de unas 135.000 personas y provocó una alarma internacional al detectarse radiactividad en diversos países de Europa septentrional y central.
En el siguiente video vemos imágenes de como era la ciudad de Prypiat (construida para albergar a los trabajadores de la central y a sus familias) antes, durante y después del terrible accidente.
Un video de Greenpeace TV, con algunas experiencias personales:
El sistema más usado para generar energía nuclear utiliza el uranio como combustible. En concreto se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originándose dos átomos de un tamaño aproximadamente mitad del de uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena.
La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor. Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad.
El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Suele hallarse casi siempre junto a rocas sedimentarias. Hay depósitos importantes de este mineral en Norteamérica (27,4% de las reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%).
El mineral del uranio contiene tres isótopos: U-238 (9928%), U-235 (0,71%) y U-234 (menos que el 0,01%). Dado que el U-235 se encuentra en una pequeña proporción, el mineral debe ser enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentración de U-235 a un 3%, haciéndolo así útil para la reacción.
Los vídeos de Vodpod ya no están disponibles.
La energía nuclear es una de las más controvertidas que existen, casi todo el mundo tiene una opinión a favor o en contra de la producción de electricidad a partir de la energía nuclear. Estos posicionamientos suelen ser muy firmes e inamovibles. Los detractores nos recuerdan los peligros de la radioactividad, los accidentes nucleares y el peligro latente de los residuos durante miles de años. Aquellos que solicitan su desarrollo esgrimen a su favor su bajo coste de producción y últimamente como la salvación del planeta contra el cambio climático. Lo gracioso del asunto es que probablemente ambos tienen razón.
A continuación disponeis de varios videos sobre la energía nuclear. Los dos primeros son del Foro Nuclear una entidad formada principalmente por las compañias eléctricas cuya principal actividad es fomentar la concienciación para el uso de este tipo de energía. Debido a eso en algunos momentos es algo parcial, pero aún así merece la pena visualizarlo. El tercer video es técnico.
¿Sabías …?
Curiosidades
¿Cuántas plantas atómicas hay en el mundo?
En 2005 había 443 centrales nucleares con licencia internacional repartidas por 31 países. De ellas, 441 están en activo, y en conjunto producen el 17% de la energía eléctrica que se consume en todo el planeta.
¿Cuál fue la primera central nuclear?
La priemra vez que se produjo electricidad en un reactor nuclear fue el 20 de diciembre de 1951 en la estación experimental de Arco, en Idaho (EEUU). El 27 de junio de 1954 comenzó a funcionar la primera central nuclear del mundo en Obnisnks (Rusia).
¿Qué elementos de protección radiológica tienen las centrales?
Normalmente tres. El primero es la propia varilla de combustible, unos tubos de circonio en cuyo interior está el uranio. El segundo es la vasija del reactor: un recipiente cilíndrico de acero al carbono, recubierto interiormente de aceroinoxidable de unos 15 centímetros de grosor, 18 metros de altura y casi cinco metros de diámetro. En su interior está el núcleo del reactor, donde se obtiene el vapor que mueve la turbina. Y el tercero es el edificio del reactor, una estructura de hormigón armado de un metro de espesor y 55 metros de altura (casi un tercio de ellos bajo tierra) diseñado para siportar las condiciones del mayor accidente posible. A eso se suman los sistemas de emergencia, que se activan si se rompen los sistemas de refrigeración.
¿La energía nuclear es la más limpia?
Si se trata de determinar cuál es la energía que produce menos emisiones de gases de efecto invernadero, la nuclear se lleva la palma. Producir un kilovatio/hora con energía nuclear supone emitir a la atmósfera cero gramos de carbono. La energía eólica produce entre 5 y 10 gramos; la biomasa entre 10 y 20; el hidrógeno hasta 60 gramos; la solar entre 30 y 60 gramos, el gas natural entre 120 y 180 gramos; el petróleo entre 220 y 245 gramos y el carbón entre 260 y 355 gramos.
¿La catástrofe de Chernóbil pudo ser peor?
Sí. Tras la explosión inicial del reactor se produjo una nube de partículas radiactivas hacia la ciudad de Priapat, a tres kilómetros de la central, donde vivían 50.000 empleados de la planta y sus familias. Durante los días posteriores a la explosión, los vientos favorables mantuvieron esta nube radiactiva lejos de la ciudad, que aún no había sido evacuada. Si la ciudad hubiera sufrido el impacto directo de la nube, los muertos podrían haber sido miles.
¿Cuál es la central más famosa del mundo?
El honor lo ostenta una planta que no es real: Springfield, la de Los Simpsons, donde Homser Simpson es inspector de seguridad.
Nuestro amigo Cantinflas nos lleva a dar un paseo a lo largo de la historia para conocer algo más sobre la energía atómica, una forma energía que aprovechamos para producir electricidad que, como todas, tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Pero antes de adentrarnos en eso divirtámonos aprendiendo.
Se denomina combustible nuclear a todo aquel material que haya sido adaptado para poder ser utilizado en la generación de energía nuclear. El término combustible nuclear puede referirse tanto al material (físil o fusionable) por sí mismo como al conjunto elaborado y utilizado finalmente, es decir, los haces o manojos de combustible, compuestos por barras que contienen el material físil en su interior, aquellas configuraciones que incluyen el combustible junto con el moderador o cualquier otra. El combustible nuclear por excelencia es el uranio, sin embargo en la naturaleza aparece de forma que no es directamente utilizable en las instalaciones nucleares por lo que es preciso tratarlo. De cada gramo de uranio natural el 99,28 % de la masa es 238U, el 0,71% 235U y 0,005% 234U. Los reactores PWR y BWR funcionan obteniendo la energía de la fisión de los átomos de 235U contenidos en el combustible y de otras reacciones nucleares, principalmente la fisión del 239Pu generado por activación del 238U. Para que los reactores moderados por agua ligera (PWR, BWR, VVER, …) puedan funcionar es necesario aumentar la proporción del isótopo 235U desde el 0,71% con el que se presenta en la naturaleza hasta una concentración de entre el 2% y el 5%, mediante un proceso llamado enriquecimiento de Uranio.
Escrito por Nino González-Haba Gil 
Blog de Tecnología 