Datos sobre la energía nuclear
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Resumen Los isótopos que son térmicamente fisionables, es decir, que pueden sufrir fisión como resultado de la captura de un neutrón de baja energía, son el U235, el U233, el Pu239 y el Pu241. De ellos, sólo el primero se produce de forma natural, ya que las vidas medias radiactivas de los demás son lo suficientemente cortas como para que las cantidades que se formaron en el evento de nucleosíntesis original que dio lugar al material del sistema solar hayan decaído hace tiempo. El U233 se forma por captura de neutrones en el isótopo fértil Th232, que es el único isótopo estable del elemento torio, mientras que el Pu239 se forma de forma similar a partir del U238 fértil. El isótopo superior del plutonio, el Pu241, se forma tras dos capturas sucesivas de neutrones en el Pu239, y está presente en una proporción relativamente pequeña en los sistemas de reactores que funcionan actualmente.Palabras claveEstas palabras clave han sido añadidas por la máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave pueden actualizarse a medida que el algoritmo de aprendizaje mejore.
Cómo se produce la energía nuclear
La energía nuclear es el uso de reacciones nucleares para producir electricidad. La energía nuclear puede obtenerse a partir de reacciones de fisión nuclear, desintegración nuclear y fusión nuclear. En la actualidad, la mayor parte de la electricidad procedente de la energía nuclear se produce mediante la fisión nuclear del uranio y el plutonio en las centrales nucleares. Los procesos de desintegración nuclear se utilizan en aplicaciones nicho como los generadores termoeléctricos de radioisótopos en algunas sondas espaciales como la Voyager 2. La generación de electricidad a partir de la energía de fusión sigue siendo el centro de la investigación internacional.
La mayoría de las centrales eléctricas utilizan reactores térmicos con uranio enriquecido en un ciclo de combustible de un solo uso. El combustible se retira cuando el porcentaje de átomos que absorben neutrones es tan grande que ya no se puede mantener una reacción en cadena, normalmente 3 años. A continuación, se enfría durante varios años en las piscinas de combustible gastado in situ antes de ser trasladado al almacenamiento a largo plazo. El combustible gastado, aunque de bajo volumen, es un residuo radiactivo de alto nivel. Aunque su radiactividad disminuye exponencialmente, debe ser aislado de la biosfera durante cientos de miles de años, aunque las nuevas tecnologías (como los reactores rápidos) tienen el potencial de reducirlo significativamente. Dado que el combustible gastado sigue siendo en su mayor parte material fisionable, algunos países (por ejemplo, Francia y Rusia) reprocesan su combustible gastado extrayendo elementos fisionables y fértiles para su fabricación en nuevo combustible, aunque este proceso es más caro que la producción de nuevo combustible a partir de uranio extraído. Todos los reactores producen algo de plutonio-239, que se encuentra en el combustible gastado, y como el Pu-239 es el material preferido para las armas nucleares, el reprocesamiento se considera un riesgo de proliferación.
Cómo funciona la energía nuclear
En 2020, se conectaron a la red 6 GW de capacidad nuclear adicional y se cerraron permanentemente 5,4 GW, con lo que la capacidad mundial ascendió a 415 GW. Se pusieron en marcha nuevos proyectos (~4,8 GW) y se están llevando a cabo renovaciones en muchos países para garantizar el funcionamiento a largo plazo de la flota existente. No obstante, aunque la energía nuclear sigue siendo la segunda fuente de electricidad con bajas emisiones de carbono más importante del mundo, la construcción de nuevas centrales nucleares no está en camino de alcanzar el escenario de emisiones netas cero para 2050.
Según las tendencias actuales y los objetivos políticos, la capacidad nuclear en 2040 ascenderá a 582 GW, muy por debajo del nivel de 730 GW requerido en el escenario de emisiones netas cero para 2050. Esta brecha se amplía aún más después de 2040, por lo que se requiere un funcionamiento a largo plazo del parque nuclear existente y una tasa de adición de capacidad anual que casi se duplica. Aunque parte de esta capacidad nuclear adicional no entrará en funcionamiento hasta finales de la década de 2030, es necesario tomar decisiones políticas ahora para volver a poner la energía nuclear en marcha.
Los 6 GW de nueva capacidad nuclear que se pusieron en marcha en 2020 estuvieron a la par con las adiciones de 2019, pero supusieron un fuerte descenso respecto a 2018, cuando se conectaron a la red 11,2 GW, la mayor adición de capacidad desde 1989. China y Rusia siguen liderando las nuevas conexiones a la red y los lanzamientos de construcción. De hecho, el 22% de los reactores nucleares en construcción en todo el mundo están en China.
¿Es la energía nuclear ecológica?
Estados Unidos es el mayor productor mundial de energía nuclear. En 2020 generó 790.000 millones de kilovatios hora de electricidad, superando por primera vez al carbón en la generación anual de electricidad. Las centrales nucleares comerciales han suministrado alrededor del 20% de la electricidad del país cada año desde 1990.
Producen energía hirviendo agua para crear vapor que hace girar una turbina. El agua se calienta mediante un proceso llamado fisión, que produce calor al separar los átomos de uranio dentro del núcleo del reactor nuclear.
En la actualidad hay 92 reactores comerciales que ayudan a suministrar energía a hogares y empresas en 28 estados de Estados Unidos. Illinois tiene 11 reactores -el mayor número de estados- y se une a Carolina del Sur y New Hampshire en recibir más del 50% de su energía de origen nuclear.
