Ingenieria Civil


Energía Nuclear
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Artículo I. Energía nuclear
Se entiende por energía nuclear la que es posible extraer de los procesos de fisión de un núcleo atómico pesado y fusión de dos núcleos ligeros en uno mayor. Ambos procesos tienen como resultado la emisión de partículas y radiación, cuya energía es aprovechada en los llamados reactores nucleares.
En la actualidad únicamentees explotable de forma rentable la energía nuclear de fisión del isótopo del uranio 235U en reacción en cadena controlada.







Sección I.1 Energía nuclear de fisión.
El impacto de un neutrón de determinada energía en un núcleo de masa atómica grande produce su ruptura en dos o más núcleos.
Aunque es posible la fisión espontánea de estos núcleos, es un proceso natural muy poco común.Como combustible nuclear se suelen utilizar las especies atómicas 235U, 239Pu o 233U. La fisión de estos núcleos fisibles dan lugar a dos nuevos nucleidos cuyos números másicos se encuentran entre 70 y 160, denominados productos de fisión, y que en general son radiactivos. También se producen dos o tres neutrones de 1,8 MeV de energía media, algunos electrones (radiación ð) y la liberación de unos200 MeV, que es la energía equivalente a la disminución de masa que tiene lugar en la reacción nuclear. Esta energía liberada es del orden de cien millones de veces superior a la que corresponde en una combustión química, o a unos tres millones de veces la energía producida por la misma masa de carbón.
Puesto que en la fisión se captura un neutrón y se liberan de dos a tres, con una determinadamasa o volumen de material fisible se pueden automantener estas reacciones, provocándose una reacción en cadena. A esta masa o volumen se le denomina crítico.
En algunos casos la energía de ligadura entre el núcleo y un neutrón es la suficiente para que el núcleo se rompa, como es el caso de 235U. A estos neutrones se les conoce como lentos o térmicos (porque la única energía que poseen es enrazón de la temperatura a la que se encuentran). En otros casos, como 238U, es necesario que el neutrón aporte energía cinética al núcleo para producir su fisión, razón por la cual se les denomina neutrones rápidos.

Las materias primas de fisión son 235U (cuya abundancia en el uranio natural es del 0,7%) y 232Th (el único isótopo natural, aunque radiactivo), que constituyen la base de la industrianuclear. Otros isótopos como 238U y el 232Th, cuando capturan un neutrón, dan lugar a 239Pu y 233U respectivamente, susceptibles de fisión por neutrones rápidos, con lo que pueden contribuir a mantener la reacción en cadena, aunque es imposible construir una masa crítica a partir de ellos, ya que los neutrones emitidos en fisión pierden pronto parte de su energía y degeneran a térmicos, incapacesde causar posteriores fisiones.
Sección I.2 Reactores nucleares.
En un reactor; además de producirse energía y radiación a partir del material fisible, también se genera nuevo material fisible a partir de material fértil. Se conoce como factor de conversión la relación entre nucleidos fisibles generados y destruidos.
La diferencia esencial entre las centrales termoeléctricas nucleares y lasclásicas reside en la fuente de calor. En este caso, el calor se consigue mediante la fisión de núcleos de uranio. Al uranio que se consume se le llama combustible nuclear. El reactor nuclear sustituye a la caldera de las centrales termoeléctricas. El combustible que se encuentra en el reactor está formado por una mezcla de isótopos fértiles (232Th y 238U) y fisibles (233U y 239 Pu). Generalmente,además de un determinado tipo de material fisible, se producen, en menor proporción, núcleos de elementos transuránidos pesados, como curio, californio y berkelio, de media actividad, de difícil fisión y que constituyen una gran parte de los residuos generados.
Los neutrones emitidos en el proceso de fisión poseen una gran energía cinética; para asegurarse que estos neutrones impactarán en...