La física detrás de la energía nuclear: cómo funciona y sus aplicaciones en la generación de energía eléctrica

Escrito por Ben Reina

Tecnólogo y apasionado por la ciencia

La energía nuclear es una fuente de energía que utiliza la fisión o fusión de núcleos atómicos para generar electricidad. Es una de las formas de energía más controvertidas y discutidas en el mundo, debido a los riesgos asociados con la radiación y el manejo de materiales peligrosos. En este artículo, exploraremos la física detrás de la energía nuclear, cómo funciona y sus aplicaciones en la generación de energía eléctrica.

¿Qué es la energía nuclear?

La energía nuclear se refiere a la energía liberada durante la fisión o fusión de núcleos atómicos. La fisión ocurre cuando un núcleo atómico se divide en dos o más núcleos más pequeños, liberando una gran cantidad de energía en forma de calor y radiación. La fusión, por otro lado, es el proceso en el que dos núcleos atómicos se combinan para formar un núcleo más grande, liberando energía en forma de luz y calor.

¿Cómo funciona la energía nuclear?

La energía nuclear se genera en reactores nucleares, que son instalaciones diseñadas para controlar la liberación de energía de la fisión nuclear. La mayoría de los reactores nucleares utilizan uranio-235, un isótopo del uranio que es susceptible a la fisión nuclear, como combustible. El uranio-235 se coloca en barras de combustible, que se insertan en el reactor.

Cuando un núcleo de uranio-235 absorbe un neutrón, se vuelve inestable y se divide en dos núcleos más pequeños, liberando varios neutrones y una gran cantidad de energía en forma de calor. Estos neutrones libres pueden entonces ser absorbidos por otros núcleos de uranio-235, liberando más energía y neutrones adicionales. Este proceso se llama reacción en cadena y es el principio básico detrás de la generación de energía nuclear.

¿Cómo se controla la energía nuclear?

El proceso de reacción en cadena puede ser peligroso si no se controla adecuadamente.

Si la reacción en cadena se acelera demasiado, puede provocar una explosión nuclear. Por lo tanto, los reactores nucleares están diseñados para controlar la tasa de reacción en cadena mediante el uso de barras de control y refrigerante.

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Las barras de control son barras hechas de material absorbente de neutrones, como el boro o el cadmio. Cuando se insertan en el núcleo del reactor, las barras absorbentes de neutrones reducen la cantidad de neutrones disponibles para la reacción en cadena, disminuyendo la tasa de reacción y la cantidad de energía liberada.

El refrigerante es un fluido, como agua o gas, que se utiliza para transferir el calor generado por la fisión nuclear fuera del núcleo del reactor. El refrigerante absorbe el calor y lo lleva a una turbina, donde se convierte en energía eléctrica.

¿Cuáles son las aplicaciones de la energía nuclear?

La energía nuclear se utiliza principalmente en la generación de energía eléctrica. Los reactores nucleares producen grandes cantidades de energía eléctrica de manera eficiente y confiable, y no emiten gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono. La energía nuclear también se utiliza en la medicina, la investigación científica y la producción de radioisótopos para una variedad de aplicaciones industriales y médicas.

La energía nuclear y la seguridad

A pesar de sus beneficios, la energía nuclear también presenta riesgos significativos para la seguridad y el medio ambiente. Los residuos nucleares, que son altamente radiactivos y peligrosos para la salud, deben ser almacenados de manera segura durante miles de años para evitar la contaminación del medio ambiente. Además, los accidentes nucleares, como los ocurridos en Chernobyl y Fukushima, pueden tener consecuencias devastadoras para la salud y el medio ambiente.