RECURSOS         RECURSOS DE ENERGIA NUCLEAR               ENERGIA NUCLEAR 1.- Los "combustibles" nucleares. Los núcleos de los átomos, formados por protones y neutrones, constituyen el grueso de la masa de la materia terrestre, al igual que la de la parte conocida del universo. Normalmente se conoce con el nombre de núcleo un sistema cohesionado constituido por Z protones y N neutrones. Un núcleo cualquiera tiene asociado una cantidad de energía nuclear dada por la diferencia entre la energía actual del sistema cohesionado y la energía correspondiente a la suma de las masas de sus protones y neutrones, si se pudieran separar unos de otros. Separar los nucleones que forman el núcleo requiere aportar energía ya que es necesario vencer las fuerzas de atracción nucleares. Si se representa esta energía (pero por unidad de nucleón) en función del número másico (Z + N) se observa un mínimo alrededor del elemento atómico Fe-56 (hierro 56) y valores superiores a ambos lados (correspondientes a elementos mas ligeros y mas pesados que el Fe-56). Ello implica que los materiales nucleares mas alejados del hierro podrían liberar energía nuclear si los protones y neutrones pudieran reestructurarse para formar Fe 56. La razón por la cual no toda la materia terrestre tiene esta propiedad estriba en la existencia de barreras de potencial. Solamente muy pocos núcleos son capaces de penetrar tales barreras a las temperaturas presentes en la Tierra. Únicamente unos cuantos núcleos se transforman espontáneamente en otros. Son las denominadas series radiactivas naturales. La constante de desintegración de estos elementos es baja, ya que de no ser así hoy ya no estarían presentes en la Tierra (después de haber transcurrido cinco mil millones de años desde su formación). Estos núcleos son responsables del 40 % del flujo medio de calor en la superficie de los continentes.                 ENERGIA NUCLEAR 1.1.- La fisión nuclear. La barrera de potencial que un núcleo debe penetrar para que se produzca su fisión (es decir, para que el núcleo se escinda en una o mas partes) es generalmente una pequeña fracción de la energía liberada por la fisión misma. La magnitud de la barrera depende del estado inicial del núcleo, siendo menor si el núcleo está en estado de excitación. Algunos isótopos pesados, tales como el U-235, absorben con facilidad neutrones, formándose un compuesto excitado con una barrera de potencial muy pequeña y por tanto con una gran probabilidad de fisión nuclear. Este proceso, denominado fisión inducida, implica que añadiendo una muy pequeña cantidad de energía a un elemento físil, tal como el U-235, mediante bombardeo con neutrones lentos (de baja energía), se puede liberar una energía de fisión de 200 MeV (1 MeV = 1´6xE13 J), mayoritariamente en forma de energía cinética de los productos de fisión. Un ejemplo de fisión binaria (con producción de dos núcleos productos de fisión y unos 2 o 3 neutrones) es la del U-235. La cantidad de material físil recuperable en la corteza terrestre correspondería a una energía de fisión del orden de 1xE22 J. (Ion, D., 1975). No obstante, otros elementos pesados (denominados fértiles) pueden convertirse en físiles bombardeándolos con neutrones mas energéticos o mediante reacciones nucleares adecuadas, gastando una cantidad de energía menor que la que puede liberarse posteriormente mediante su fisión. Un ejemplo de ello es el U-238 que capturando un neutrón se transforma en Pu-239, que es un elemento físil. Teniendo en cuenta este proceso de reproducción de combustible nuclear, fuentes optimistas han llegado a multiplicar por 60 los recursos energéticos asociados con la energía nuclear (60xE22 J, según la Conferencia Mundial de la Energía, 1974). Sin embargo este valor depende de la disponibilidad del recurso base (U-238) y de la posibilidad de funcionamiento de los reactores de neutrones rápidos o reproductores con tasas de reproducción elevadas. 1.2.- La fusión nuclear. La energía que puede liberarse mediante la fusión de elementos ligeros es varias veces mayor que la liberada por la fisión de los elementos pesados. La fusión tiene lugar en las estrellas (entre ellas el Sol) a temperaturas elevadísimas. En la Tierra la fusión no tiene lugar de forma natural. En la Tierra solo se ha demostrado su viabilidad en forma de bombas atómicas de fusión. En ellas se consiguen los requerimien¬tos de presión y de temperatura mediante reacciones de fisión previas, es decir, mediante bombas atómicas de fisión. A la producción de energía, en forma controlada, mediante reacciones de fusión nuclear se le dedican enormes esfuerzos económicos, humanos, técnicos, etc., pero en la actualidad no se han alcanzado los requerimientos de temperatura y confinamiento necesarios para producir con éxito la fusión nuclear controlada. Para conseguir la fusión nuclear de dos elementos ligeros es necesario vencer las fuerzas de repulsión electrostática que la impiden. La forma de conseguirlo seria por calentamiento a elevadísimas temperaturas (de decenas y centenares de millones de grados centígrados), en las que la materia está en estado de plasma. Pero, además de la temperatura, hay otros dos parámetros que desempeñan un papel fundamental en la física de la fusión nuclear. Por una parte, la densidad de partículas que reaccionan en el plasma (n) y por otra, el tiempo durante el cual la reacción puede mantenerse antes que los productos se dispersen (t: tiempo de confinamiento). En la década de los cincuenta, el físico británico Lawson enunció su conocido criterio que rige en la fusión nuclear: el producto de la densidad por el tiempo de confinamiento debe ser superior a 1xE14 s m-3. Ello implica que para que un reactor de fusión genere mas energía que la que consume, el plasma tendría que permanecer confinado durante 2 segundos a 150xE6 gradosC y con una densidad de 2xE20 partíc2.- Sistemas de aprovechamiento de la energía nuclear. La energía liberada durante los procesos de desintegración na¬tural de determinados elementos se aprovecha indirectamente en forme de energía geotérmica. Los procesos artificiales de fisión y fusión nucleares, debido al gran interés que dichos procesos despertaron en los círculos mundiales de poder, especialmente entre el poder militar, se materializaron en primer lugar en forma de bombas atómicas de fisión (a base de Uranio o Plutonio) y de fusión (a base de Hidrógeno). Así el 6 de agosto de 1945 el bombardeo B 29 de nombre "Enola Gay" del Ejército del Aire Norteamericano dejó caer sobre Hiros¬hima una bomba atómica de Uranio. Tres días después otra bomba atómica, ésta de Plutonio, explotaba sobre Nagasaki. De esta forma la opinión pública mundial se enteraba de lo que era la energía nuclear. Hasta el momento únicamente muy pocas personas conocían lo que era la fisión nuclear. Todas ellas estaban vinculadas al supersecreto Proyecto Manhattan (1942 1945) que consistió en crear la infraestructura necesaria, a través de la vinculación de centros de investigación universitarios e in¬dustriales con laboratorios militares, para hacer posible la bomba atómica. La primera bomba atómica (de Plutonio-239) explosionó el 16 de julio de 1945 en el campo de pruebas que el ejército norteamericano tenia en Alamo¬gordo, situado a 200 millas al sur de Los Alamos. 2.1.- Reactores de Agua a Presión PWR. Son reactores nucleares refrigerados y moderados mediante agua y que utilizan como combustible Uranio ligeramente enriquecido. 2.2.- Reactores de Agua a Ebullición BWR. Son también reactores nucleares refrigerados y moderados por agua y que utilizan Uranio ligeramente enriquecido como combustible. La principal diferencia con los reactores PWR es que el agua de refrigeración entra en ebullición dentro del reactor y el vapor se dirige directamente a las turbinas sin pasar por ningún tipo de generador de vapor. 2.3.- Reactores de Agua a Ebullición Moderados con Grafito RMBK. Este tipo de reactor solo se ha desarrollado en la URSS. Son reactores refrigerados mediante agua y moderados por grafito. El combustible es Uranio ligeramente enriquecido. Tienen la característica que puede realizarse la recarga del combustible sin necesidad de parada del reactor. Al igual que los reactores BWR, el agua entra a ebullición en el núcleo del reactor. El reactor RMBK 1000 posee una contención de seguridad parcial, dependiendo de un sistema de supresión de presión al igual que los reactores BWR. 2.4.- Reactores de Agua Pesada a Presión CANDU. Los reactores CANDU utilizan agua pesada como refrigerante y moderador. El combustible es Uranio natural. El diseño de los tubos de presión permite su recarga sin necesidad de parada del reactor. Son parecidos a los reactores PWR (tienen dos circuitos de refrigeración, unidos a los generadores de vapor, y la presión en el primario es alta para evitar la ebullición del agua). La presión es regulada mediante un presurizador, al igual que en los reactores PWR. El circuito secundario utiliza agua ligera. 2.5.- Los Reactores Grafito Gas. Estos reactores utilizan grafito como moderador y son refrigera¬dos con dióxido de carbono. El combustible es Uranio natural. La mayoría de reactores de este tipo se construyeron en el Reino Unido y les denominaron reactores MAGNOX. También Francia desar¬rolló esta tecnología ligada íntimamente a la "Force de Frappe" nuclear en época del general De Gaulle. 2.6.- Reactores Avanzados refrigerados con Gas AGR. Son reactores que han evolucionado a partir de los reactores MAGNOX y que solamente se han construido en el Reino Unido. Son moderados mediante grafito y refrigerados con dióxido de carbono. Tienen un circuito de agua (líquido vapor) secundario que acciona la turbina. 2.7.- Reactores de Neutrones Rápidos. Este tipo de reactores se diferencian de todos los demás, denominados de neutrones lentos, porque no utilizan ningún moderador para reducir la velocidad de los neutrones liberados durante el proceso de fisión. Para que la reacción nuclear se mantenga sin necesidad de moderador es preciso que en el núcleo del reactor haya una cantidad de combustible (por unidad de volumen) muy superior que en los reactores de neutrones lentos, es decir, que en ellos la materia físil esté muy concentrada. Como que la potencia térmica es también muy elevada, se hace necesario extraer la energía producida en el núcleo mediante un fluido de excelentes propiedades térmicas.Generalmente se utiliza el sodio líquido como fluido de refrigeración. El combustible utilizado por los reactores de neutrones rápidos es U-235 o Pu-239, el cual esta envuelto por un recubrimiento de U 238 (que al absorber neutrones se convierte en Pu-239). Por ello se dice que estos reactores son reproductores, ya que en teoría deberían reducir mas combustible nuclear que el que consumen funcionando, aunque en la práctica nunca se ha demostrado que realmente lo sean. Hasta el presente, estos reactores han sido la prueba del más estrepitoso fracaso de la tecnología nuclear. 2.8.- Los reactores de fusión. A pesar de haber sido descrita la fusión nuclear como una "energía ilimitada" (El País Semanal, 16 enero 1983) y como la "alternativa limpia a la energía nuclear" (La Vanguardia, 20 septiembre 1987) actualmente se la considera como la fuente de energía mas sofisticada, mas complicada. Tan complicada que, hasta hoy, nadie ha sido capaz de demostrar su viabilidad, ni tan solo a nivel experimental. Ni mediante el confinamiento magnético ni mediante el confinamiento inercial se han alcanzado los parámetros necesarios para que durante los experimentos se genere más energía que la que se consume. Para que ello ocurra, el plasma tendría que permanecer confinado en alguna parte del reactor durante 2 segundos y a 150 x E6 gradosC y con una densidad de 2 x E20 partículas por metro cúbico (no es mas que la concreción del Criterio de Lawson). Si los actuales experimentos alcanzaran algún día un éxito, posiblemente serian seguidos por reactores experimentales, antes de que se pudieran construir reactores termonucleares comerciales. Los más optimistas manifiestan que un prototipo experimental podría construirse a finales de la primera cuarta parte del siglo XXI. Solo entonces será posible hacer una valoración técnico comercial de la fusión como fuente de energía. Otros manifiestan su escepticismo acerca de la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía. A continuación se introducen brevemente los argumentos de crítica a la energía nuclear. Para información mas detallada, ir a la sección de enlaces web. 3.- La crítica nuclear. Tal como se ha apuntado anteriormente, cabe buscar los orígenes de la energía nuclear en el interés militar por disponer de bombas de gran poder de destrucción (Grodzins, M., Rabinowitch, et al., 1966). Con la perspectiva de mas de 50 años, se puede afirmar que los denominados "usos pacíficos" de la energía nuclear no fueron mas que una necesidad política y psicológica para conseguir la aceptación generalizada de la continuación de los programas militares armamentistas basados en la fisión y la fusión nucleares (Puig, 1986). El lobby nuclear surgido entorno a los programas atómicos militares impuso a la sociedad civil mundial el denominado "uso pacífico de la energía nuclear" (Embajada de los EUA, 1953). Y lo hizo bajo el lema de "Átomos para la Paz", que prometía ser la solución a todos los males que hasta entonces habían aquejado a la humanidad. De hecho pocas tecnologías como la nuclear se han asociado ampliamente con los avances sociales y económicos. Después de la Segunda Guerra Mundial eran comunes profecías que no solo preconizaban que la energía nuclear proporcionaría electricidad gratuita ("energía demasiado barata para medirla"), sino que también auguraban que la energía nuclear acabaría con el ham¬bre, las enfermedades, el envejecimiento, la contaminación del aire, el chabolismo e incluso la guerra. También prometían centrales eléctricas móviles, pequeñas y compactas, "mini reactores" en cada hogar y en cada fábrica, "motores atómicos" en cada automóvil familiar, en cada camión, en cada barco y en cada avión y "fertilizantes radiactivos" para la agricultura. Incluso se soñó en "explosiones nucleares controladas" para abrir nuevas vías de navegación y para facilitar nuevos proyec¬tos de regadío. (Marcus & Segal, 1989). De todas estas promesas y de otras tantas especulaciones que se quedaron en el baúl de la historia (como fue el Proyecto PACER, que proponía explosiones nucleares secuenciales de bombas termo¬nucleares de 50 kilotones 2 cada DIA en el interior de cavi¬dades subterráneas, rellenas de agua, cuya vaporización permitiría el accionamiento de las turbinas de centrales termoeléctricas situadas en la superficie del suelo), la única aplicación que se desarrolló fue la generación de electricidad a partir de reac¬tores nucleares vinculados a la producción de combustible nuclear para fines militares (Ayres & Scarlott, 1952). Ello se vio confirmado cuando el 14 de septiembre de 1977, un diario de Los Ángeles revelaba que los EUA habían hecho explosio¬nar, en el año 1962, bombas equipadas con plutonio obtenido tras el reprocesado de combustible procedente de centrales nucleares comerciales. Al cabo de pocos días era reconocido por la misma Administración norteamericana. El mismo Secretario de la Energía de los EUA lo ratificaba el 5 de septiembre de 1981. La utilización de la fisión del átomo para producción de energía eléctrica se basó en el desarrollo de los denominados reactores nucleares de neutrones lentos, transitoriamente a la espera de los denominados reactores de neutrones rápidos, que teóricamente deberían producir más combustible del que consumen durante su funcionamiento. Desde hace tiempo es sabido que si los reactores de neutrones lentos se introdujeran con la máxima velocidad posible (que no hay que confundir con el "todo nuclear"), la producción de energía eléctrica de origen nuclear seria, en el año 2030, aproximadamente el doble de la producción de energía (procedente de todas las fuentes), pero se habrían agotado todas las reservas de Uranio con contenido de 1000 ppm o con costos de extracción inferiores a $130/kg. Pero la realidad de los hechos ha sido implacable con la energía eléctrica generada mediante reactores nucleares: -Las centrales nucleares no son seguras (accidentes de todo tipo) -Las centrales nucleares no son rentables (elevados costes de instalación) -Problemas con los residuos y el desmantelamiento de las centrales nucleares. -Proliferación           AUTOR     Josep Puig i Boix Institut de Ciència i Tecnologia Ambiental. Universitat Autònoma de Barcelona pep.puibuab.cat     > Subir Creado y mantenido por:   Con la colaboración de: