24.7: Generación de Energía Nuclear

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El miércoles 28 de marzo de 1979, los residentes de Middleton, PA se despertaron ante una situación muy aterradora. Una central nuclear cercana a la ciudad había experimentado una serie de disfunciones que llevaron a la liberación de algunos gases radiactivos a la atmósfera, junto con una fusión parcial del núcleo del reactor. Afortunadamente, los estudios de seguimiento mostraron que no hubo efectos sobre la salud de los trabajadores o el público en general. Se realizó una investigación exhaustiva que condujo a mejoras significativas en la seguridad y operación de estas centrales nucleares. Uno de los dos reactores se apagó por completo, mientras que el otro permaneció en funcionamiento hasta su desactivación permanente en 2014.

Generación de Energía Nuclear

La generación de electricidad es fundamental para la operación de negocios, servicios de salud, escuelas, hogares y otras áreas que requieren el uso de energía eléctrica. De acuerdo con las estadísticas de 2011, el carbón se utiliza para\(42\%\) de la energía total generada, siendo el gas natural empleado para otra\(25\%\). Las centrales nucleares se emplean en aproximadamente\(19\%\) de los casos, con fuentes de energía renovables que abastecen el último\(13\%\). Todos estos combustibles se utilizan para calentar agua para generar vapor. Luego, el vapor gira una turbina para generar electricidad.

El siguiente diagrama muestra la disposición de una planta de energía nuclear típica. Las varillas radiactivas se encuentran en el recipiente rojo junto con el agua, que se calienta a vapor. La energía para este calor proviene de las reacciones de fisión del uranio. El vapor pasa a través de la turbina y hace que la turbina gire, generando electricidad. A medida que el vapor se condensa, se hace pasar a través de una torre de enfriamiento para bajar su temperatura. Luego, el agua recircula a través del núcleo del reactor para ser utilizada nuevamente.

Las barras de control juegan un papel importante en la modulación de la reacción nuclear en cadena (generalmente una colisión de un neutrón con uranio). Cada colisión produce más neutrones de los que estaban presentes inicialmente. De dejarse sin supervisión, la reacción pronto se saldría de control. Las varillas suelen estar hechas de boro o varios metales y aleaciones metálicas. El propósito de las barras de control es absorber neutrones para regular la velocidad de la reacción en cadena, de manera que el agua no se sobrecaliente y destruya el reactor.

Figura\(\PageIndex{1}\): Esquema de una central nuclear.

La energía nuclear también se utiliza para propulsar barcos. La turbina se puede conectar a un sistema de hélice. El eje giratorio de la turbina girará la hélice para mover el barco.

Figura\(\PageIndex{2}\): Submarino nuclear.

Resumen

Se describe la importancia de la energía nuclear en la generación de electricidad.
Se describe el funcionamiento de una central nuclear.