La energía nuclear

La energía nuclear ha generado un debate en los últimos años sobre si es la clave para la descarbonización de la economía o si, en cambio, las energías renovables por sí mismas podrán abastecer toda la demanda en el medio plazo.

No obstante esta energía es una opción más para conseguir la transición energética y debe ser considerada, por lo que vamos a tratar de explicarla.

¿Qué es la energía nuclear?

Cuando se habla de energía nuclear se hace referencia a aquella que se obtiene de las reacciones nucleares. Al combinar o modificar los núcleos de los átomos natural o artificialmente queda liberada la energía nuclear.

Este término hoy en día ha adquirido otro significado y no es otro que el aprovechamiento de esta energía para producir energía mecánica, térmica y eléctrica. También se aprovecha el conocimiento de esta energía para la datación de materia fósil, en medicina para obtener radiografías y para generar bombas atómicas.

Los procesos existentes para producir otras energías a partir de ésta son los de fusión y los de fisión. La fisión es el proceso utilizado actualmente en las centrales nucleares, mientras que la fusión es el fenómeno que se da en las estrellas y es más seguro por no requerirse una reacción en cadena, pero se encuentra en una fase experimental por los requerimientos del proceso.

Fisión nuclear

En el método de fisión nuclear se utilizan isótopos de elementos como el uranio o el plutonio, los cuales se encuentran en la naturaleza en cantidades muy reducidas. Estos isótopos en su desintegración liberan una energía muy elevada, pues se libera toda la cantidad de energía que se necesita para mantener los núcleos enlazados.

En esta reacción se liberan neutrones con alta energía, los cuales colisionan con otros átomos y provocan una reacción en cadena que debe controlarse si de esta reacción no se quiere obtener una bomba nuclear.

Fusión nuclear

Por otro lado tenemos la fusión nuclear, en la que isótopos ligeros como el deuterio y el tritio se unen para dar lugar al helio. De esta reacción sobra un neutrón con la alta energía producto de las condiciones en las que se da esta reacción.

La energía es unas 3 veces mayor que la obtenida en la fisión pero se requieren altas temperaturas y presiones para llevarla a cabo. Esto ha hecho que la tecnología no se haya desarrollado aún completamente.

¿Cómo funciona una central nuclear de fisión?

Entendemos como central nuclear al lugar donde se lleva a cabo una generación de electricidad por medio de la energía liberada en reacciones nucleares de fisión. Sin embargo, se está trabajando en diferentes prototipos de centrales nucleares de fusión en las que solamente cambiaría el tipo de reactor utilizado.

Las centrales nucleares son centrales térmicas, en las que se aprovecha el calor generado en las reacciones para generar electricidad por turbinación.

El reactor nuclear

La parte más importante de la central es el reactor nuclear, en el que suceden las reacciones en cadena que generan calor por el movimiento de los neutrones con alta energía. Estos reactores contienen el elemento fisible como el uranio o el plutonio y en él se disponen elementos moderadores como las barras de control.

Estas barras, normalmente de grafito, absorben el exceso de neutrones y evitan la reacción en cadena, la cual tendría consecuencias terribles.

Los reactores tienen una cubierta con un blindaje especial que absorbe los elementos radioactivos como neutrones, rayos gamma, partículas alfa y beta…

El circuito refrigerador

El calor generado en el reactor se disipa a través de un circuito refrigerador con agua fría que pasa a ser vapor de agua a su paso por el reactor. Este vapor es el que se expande a través de las turbinas y las hacen girar, consiguiendo generación de corriente alterna.

Una vez pasa por las turbinas el vapor pasa al condensador a temperaturas muy elevadas, lo que hace que sea necesario un segundo circuito de refrigeración con el que se absorbe parte del calor del condensador y se lleva hasta las torres de refrigeración.

No son todas las centrales las que requieren torres de refrigeración, aunque son las más representativas cuando pensamos en una central nuclear.

En este circuito de refrigeración auxiliar se absorbe el calor del condensador y se lleva hasta la torre de refrigeración, donde se enfría y se condensa una parte del vapor para volver a introducir en el circuito. El resto se emite a la atmósfera y se sustituye con agua líquida obtenida de un río o lago cercano.

¿ La energía nuclear es renovable?

La energía nuclear no puede considerarse una fuente de energía renovable, pues el elemento fisible se encuentra de manera limitada en la tierra y es de un solo uso.

Sin embargo, dada la cantidad de energía que puede extraerse de estos elementos, tendríamos suficiente para abastecer a la humanidad durante miles de años. Además, solo emite vapor de agua en su generación, por lo que si que es una energía no contaminante.

El principal problema es que se generan una serie de residuos radioactivos que hay que almacenar con procedimientos exhaustivos para evitar que se viertan en la naturaleza.

Ahora vamos a hacer una comparación entre la energía nuclear y las renovables para ver cuáles son las más optimas para la descarbonización de la economía.

Ventajas de la energía nuclear frente a las renovables

• La generación continua de energía, sin dependencia de agentes externos.
• La facilidad de la conexión a red de las centrales, pues los generadores pueden estar sincronizados con la red y poseen una inercia que garantiza el suministro ante fallos en el sistema eléctrico. Sin embargo, las renovables necesitan el apoyo de vectores energéticos como las baterías.
• La cantidad de energía que puede generarse es mucho mayor. Existen centrales nucleares con una potencia de 1 GW, una capacidad para la que necesitarías instalar más de 300 aerogeneradores o varios kilómetros cuadrados de proyectos de energía solar para alcanzarla.
• En algunas centrales se aprovecha el calor generado para calentar otras partes del sistema o venderlo a poblaciones cercanas para su aprovechamiento.

Desventajas de la energía nuclear frente a las renovables

• Los costes de las renovables se han reducido mucho en los últimos años, mientras que las centrales nucleares requieren de una inversión inicial mayor, además de los costes de operación que también encarecen el precio de la electricidad generada en las centrales nucleares.
• La contaminación de la atmósfera con el vapor de agua no es inocua, puede provocar problemas a largo plazo. Aunque la contaminación del paisaje si que suele ser mayor en las energías renovables.
• Las renovables generan energía eléctrica directamente, mientras que las centrales nucleares siguen siendo térmicas y más de un 50% de la energía primaria se ve perdida en forma de calor en el proceso.
• Las centrales nucleares tienen el peligro de fallos en el reactor, con consecuencias catastróficas aunque el porcentaje de fallos en la historia es muy bajo. Además se generan residuos radioactivos que deben tratarse y almacenarse en zonas seguras, con el riesgo que en un futuro se viertan al ecosistema.
• La descentralización de las energías renovables es un punto a favor importante, pues ya no se depende de una sola central, sino que se puede acercar la energía mucho más al punto de consumo.