Uranio. Ciclo del combustible nuclear.

abril 23, 2009

Mineral de Uranio 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.

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Otro punto de vista:

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Energías no renovables (IV): El uranio y la energía nuclear.

abril 22, 2008

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.

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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.