Hipótesis

Hipótesis
El presente trabajo tiene como propósito conocer los distintos tipos de reactores nucleares, la utilidad y los
peligros a futuro que conllevan estos dispositivos.
Fundamentación
Lo que nos llevó a realizar este trabajo fue el interés en conocer en que se emplean los avances
cientÃ−ficos, que utilidad tienen y de que manera se puede generar energÃ−a. En este caso nos especificamos
en la investigación de los diferentes reactores nucleares y sus peligros para la vida humana.
Marco teórico
La fisión nuclear es un fenómeno por el cual un isótopo pesado, como el Uranio 235, entra en colisión
con un neutrón y se escinde en dos núcleos más pequeños, liberando una enorme cantidad de energÃ−a:
AsÃ−, 500g de material fisionable poseen la misma cantidad energética que 1400 ton de carbón. Esta
energÃ−a se utiliza tanto en los reactores de propulsión (buques, cohetes) como en las bombas atómicas.
También se utilizan reactores nucleares para la producción de plutonio (aplicaciones militares), de
neutrones y de isótopos radioactivos.
La combinación de átomos ligeros forman átomos más pesados constituyendo otra reacción llamada
fusión nuclear, fuertemente exotérmica (bombas H). Los reactores de fusión presentan la doble ventaja
de utilizar un combustible abundante y más barato (el deuterio se encuentra en el agua) y de no ser
contaminantes (ausencia de radioactividad). Si embargo, las dificultades técnicas de confinamiento de un
plasma calentado a millones de grados Kelvin todavÃ−a retrasan la puesta en funcionamiento de los reactores
de fusión.
Desarrollo
La hipótesis nuclear
En la época en que se descubrió la radiactividad, los fÃ−sicos creÃ−an que el átomo era el bloque de
materia último e indivisible. Después, se comprobó que las partÃ−culas alfa y beta ( unidades de materia
) , a través de la radiactividad transforman los átomos en nuevos tipos de átomos con propiedades
quÃ−micas nuevas.
Esto hizo que se reconociera que los átomos deben tener una estructura interna, y que no son las partÃ−culas
últimas y fundamentales de la naturaleza.
En 1911, Rutherford demostró la existencia de un núcleo en el interior del átomo mediante experimentos
en los que se desviaban partÃ−culas alfa con láminas delgadas de metal.
Desde entonces, la hipótesis nuclear ha evolucionado hasta convertirse en una teorÃ−a de la estructura
atómica, que permite explicar todo el fenómeno de la radiactividad.
Es decir, se ha comprobado que el átomo está formado por un núcleo central muy denso, rodeado por una
nube de electrones. El núcleo, a su vez, está compuesto de protones, cuyo número es igual al de los
electrones (en un átomo no ionizado), y de neutrones. Los neutrones son eléctricamente neutros, y su
masa es aproximadamente igual a la de los protones.
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Una partÃ−cula alfa (un núcleo de helio con carga doble) está formada por dos protones y dos neutrones,
por lo que sólo puede ser emitida por el núcleo de un átomo.
Cuando un núcleo pierde una partÃ−cula alfa se forma un nuevo núcleo, más ligero que el original en
cuatro unidades de masa (las masas del neutrón y el protón son de una unidad aproximadamente). Cuando
un átomo del isótopo de uranio con número másico 238 emite una partÃ−cula alfa, se convierte en un
átomo de otro elemento, con número másico 234. Como la carga del uranio 238 disminuye en dos
unidades como resultado de la emisión alfa, el número atómico del átomo resultante es menor en dos
unidades al original, que era de 92. El nuevo átomo tiene un número atómico de 90, y es un isótopo del
elemento torio.
El torio 234 emite partÃ−culas beta (electrones). La emisión beta se produce a través de la
transformación de un neutrón en un protón, y entonces aumenta la carga nuclear (o número atómico) en
una unidad. La masa de un electrón es despreciable, por lo que el isótopo producido por la desintegración
del torio 234 tiene un número másico de 234 y un número atómico de 91; se trata de un isótopo del
protactinio.
Las emisiones alfa y beta suelen ir junto con la emisión gamma. Los rayos gamma no poseen carga ni masa;
por lo tanto no suponen cambios en la estructura del núcleo, sino la pérdida de una determinada cantidad
de energÃ−a radiante.
Con la emisión de estos rayos, el núcleo compensa el estado inestable tras los procesos alfa y beta. La
partÃ−cula alfa o beta primaria y su rayo gamma asociado se emiten casi a la vez. Sin embargo, se conocen
algunos casos de procesos alfa o beta no acompañados de rayos gamma o al contrario (isómeros nucleares,
mismo número atómico y número másico pero distintas energÃ−as. Ej: isótopo protactinio 234).
Reactores Nucleares
El reactor nuclear es un dispositivo que permite el desarrollo controlado de una reacción nuclear en cadena,
por fisión del uranio u otros elementos fisionables, con producción de energÃ−a y elevado número de
neutrones libres. La energÃ−a producida por un reactor nuclear puede utilizarse directamente como calor o
ser transformada en energÃ−a eléctrica. Los neutrones pueden emplearse para obtener isótopos
radioactivos artificiales con fines experimentales (por ejemplo difracción de neutrones por medio de
cristales).
En el núcleo del reactor, donde se encuentra el combustible nuclear (Uranio, Thorio o Plutonio) se produce
una reacción en cadena autosostenida, es decir, los neutrones, al producirce la fisión, liberan calor y dos o
tres neutrones, algunos de los cuales repiten el ciclo.
Las barras de control absorben neutrones y se suben o bajan para controlar las reacciones que ocurren en el
núcleo y la cantidad de calor producida.
Los primeros reactores nucleares a gran escala se construyeron en 1944 en Hanford, en el estado de
Washington (EEUU), para la producción de material para armas nucleares. El combustible era uranio
natural; y como moderador el grafito. Estas plantas producÃ−an plutonio mediante la absorción de neutrones
por parte del uranio 238; el calor generado no se aprovechaba.
Reactores de agua ligera y pesada
En todo el mundo se han construido diferentes tipos de reactores (caracterizados por el combustible,
moderador y refrigerante empleados) para la producción de energÃ−a eléctrica. Por ejemplo, en Estados
Unidos, con pocas excepciones, los reactores para la producción de energÃ−a emplean como combustible
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nuclear óxido de uranio isotópicamente enriquecido, con un 3% de uranio 235. Como moderador y
refrigerante se emplea agua normal muy purificada. Un reactor de este tipo se denomina reactor de agua ligera
(RAL).
En el reactor de agua a presión (RAP), una versión del sistema RAL, el refrigerante es agua a una presión
de unas 150 atmósferas. El agua se bombea a través del núcleo del reactor, donde se calienta hasta unos
325 °C. El agua sobrecalentada se bombea a su vez hasta un generador de vapor, donde a través de
intercambiadores de calor calienta un circuito secundario de agua, que se convierte en vapor. Este vapor
propulsa uno o más generadores de turbinas que producen energÃ−a eléctrica, se condensa, y es
bombeado de nuevo al generador de vapor. El circuito secundario está aislado del agua del núcleo del
reactor, por lo que no es radiactivo. Para condensar el vapor se emplea un tercer circuito de agua, procedente
de un lago, un rÃ−o o una torre de refrigeración. La vasija presurizada de un reactor tÃ−pico tiene unos
15 m de altura y 5 m de diámetro, con paredes de 25 cm de espesor. El núcleo alberga unas 80
toneladas de óxido de uranio, contenidas en tubos delgados resistentes a la corrosión y agrupados en un haz
de combustible.
En el reactor de agua en ebullición (RAE), otro tipo de RAL, el agua de refrigeración se mantiene a una
presión algo menor, por lo que hierve dentro del núcleo. El vapor producido en la vasija presurizada del
reactor se dirige directamente al generador de turbinas, se condensa y se bombea de vuelta al reactor. Aunque
el vapor es radiactivo, no existe un intercambiador de calor entre el reactor y la turbina, con el fin de aumentar
la eficiencia. Igual que en el RAP, el agua de refrigeración del condensador procede de una fuente
independiente, como un lago o un rÃ−o.
El nivel de potencia de un reactor en funcionamiento se mide constantemente con una serie de instrumentos
térmicos, nucleares y de flujo. La producción de energÃ−a se controla insertando o retirando del núcleo
un grupo de barras de control que absorben neutrones. La posición de estas barras determina el nivel de
potencia en el que la reacción en cadena se limita a automantenerse.
Durante el funcionamiento, e incluso después de su desconexión, un reactor grande de 1.000 Megavatios
(MW) contiene una radiactividad de miles de millones de curios. La radiación emitida por el reactor durante
su funcionamiento y por los productos de la fisión después de la desconexión se absorbe mediante
blindajes de hormigón de gran espesor situados alrededor del reactor y del sistema primario de
refrigeración. Otros sistemas de seguridad son los sistemas de emergencia para refrigeración de este
último, que impiden el sobrecalentamiento del núcleo en caso de que no funcionen los sistemas de
refrigeración principales. En la mayorÃ−a de los paÃ−ses también existe un gran edificio de contención
de acero y hormigón para impedir la salida al exterior de elementos radiactivos que pudieran escapar en caso
de una fuga.
Aunque al principio de la década de 1980 habÃ−a 100 centrales nucleares en funcionamiento o en
construcción en Estados Unidos, tras el accidente de Three Mile Island (ver más adelante) la preocupación
por la seguridad y los factores económicos se combinaron para bloquear el crecimiento de la energÃ−a
nuclear. Desde 1979, no se han encargado nuevas centrales nucleares en Estados Unidos y no se ha permitido
el funcionamiento de algunas centrales ya terminadas. En 1990, alrededor del 20% de la energÃ−a eléctrica
generada en Estados Unidos procedÃ−a de centrales nucleares, mientras que este porcentaje es casi del 75%
en Francia.
En el periodo inicial del desarrollo de la energÃ−a nuclear, en los primeros años de la década de 1950,
sólo disponÃ−an de uranio enriquecido Estados Unidos y la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas
(URSS). Por ello, los programas de energÃ−a nuclear de Canadá, Francia y Gran Bretaña se centraron en
reactores de uranio natural, donde no puede emplearse como moderador agua normal porque absorbe
demasiados neutrones. Esta limitación llevó a los ingenieros canadienses a desarrollar un reactor enfriado y
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moderado por óxido de deuterio (D2O), también llamado agua pesada. El sistema de reactores canadienses
de deuterio-uranio (CANDU), empleado en 20 reactores, ha funcionado satisfactoriamente, y se han
construido centrales similares en la India, Argentina y otros paÃ−ses.
En Gran Bretaña y Francia, los primeros reactores de generación de energÃ−a a gran escala utilizaban
como combustible barras de metal de uranio natural, moderadas por grafito y refrigeradas por dióxido de
carbono (CO2) gaseoso a presión. En Gran Bretaña, este diseño inicial fue sustituido por un sistema que
emplea como combustible uranio enriquecido. Más tarde se introdujo un diseño mejorado de reactor, el
llamado reactor avanzado refrigerado por gas (RAG). En la actualidad, la energÃ−a nuclear representa casi
una cuarta parte de la generación de electricidad en el Reino Unido.
En Francia, el tipo inicial de reactor se reemplazó por el RAP de diseño estadounidense cuando las plantas
francesas de enriquecimiento isotópico empezaron a proporcionar uranio enriquecido. Rusia y los otros
Estados de la antigua URSS tienen un amplio programa nuclear, con sistemas moderados por grafito y RAP.
A principios de la década de 1990, estaban en construcción en todo el mundo más de 120 nuevas
centrales nucleares.
En España, la tecnologÃ−a adoptada en los reactores de las centrales nucleares es del tipo de agua ligera;
sólo la central de Vandellòs tiene reactor de grafito refrigerado con CO2.
Reactores de propulsión
Para la propulsión de grandes buques de superficie, como el portaaviones estadounidense Nimitz, se emplean
reactores nucleares similares al RAP. La tecnologÃ−a básica del sistema RAP fue desarrollada por primera
vez en el programa estadounidense de reactores navales dirigido por el almirante Hyman George Rickover.
Los reactores para propulsión de submarinos suelen ser más pequeños y emplean uranio muy enriquecido
para que el núcleo pueda ser más compacto. Estados Unidos, Gran Bretaña, Rusia y Francia disponen de
submarinos nucleares equipados con este tipo de reactores.
Estados Unidos, Alemania y Japón utilizaron durante periodos limitados tres cargueros oceánicos
experimentales con propulsión nuclear. Aunque tuvieron éxito desde el punto de vista técnico, las
condiciones económicas y las estrictas normas portuarias obligaron a suspender dichos proyectos. Los
soviéticos construyeron el primer rompehielos nuclear, el Lenin, para emplearlo en la limpieza de los pasos
navegables del Ôrtico.
Reactores autorregenerativos
Existen yacimientos de uranio, la materia prima en la que se basa la energÃ−a nuclear, en diversas regiones
del mundo. No se conoce con exactitud sus reservas totales, pero podrÃ−an ser limitadas a no ser que se
empleen fuentes de muy baja concentración, como granitos y esquistos. Un sistema ordinario de energÃ−a
nuclear tiene un periodo de vida relativamente breve debido a su muy baja eficiencia en el uso del uranio:
sólo aprovecha aproximadamente el 1% del contenido energético del uranio.
La caracterÃ−stica fundamental de un “reactor autorregenerativo” es que produce más combustible del que
consume. Lo consigue fomentando la absorción de los neutrones sobrantes por un llamado material fértil.
Existen varios sistemas de reactor autorregenerativo técnicamente factibles. El que más interés ha
suscitado en todo el mundo emplea uranio 238 como material fértil. Cuando el uranio 238 absorbe
neutrones en el reactor, se convierte en un nuevo material fisionable, el plutonio, a través de un proceso
nuclear conocido como desintegración (beta). La secuencia de las reacciones nucleares se indica en la
siguiente ecuación:
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En la desintegración beta, un neutrón del núcleo se desintegra para dar lugar a un protón y una
partÃ−cula beta.
Cuando el plutonio 239 absorbe un neutrón, puede producirse su fisión, y se libera un promedio de unos
2,8 neutrones. En un reactor en funcionamiento, uno de esos neutrones se necesita para producir la siguiente
fisión y mantener en marcha la reacción en cadena. Una media o promedio de 0,5 neutrones se pierden por
absorción en la estructura del reactor o el refrigerante. Los restantes 1,3 neutrones pueden ser absorbidos por
el uranio 238 para producir más plutonio a través de las reacciones indicadas en la ecuación anterior.
El sistema autorregenerativo a cuyo desarrollo se ha dedicado más esfuerzo es el llamado reactor
autorregenerativo rápido de metal lÃ−quido (RARML). Para maximizar la producción de plutonio 239, la
velocidad de los neutrones que causan la fisión debe mantenerse alta, con una energÃ−a igual o muy poco
menor que la que tenÃ−an al ser liberados. El reactor no puede contener ningún material moderador, como
el agua, que pueda frenar los neutrones. El lÃ−quido refrigerante preferido es un metal fundido como el sodio
lÃ−quido. El sodio tiene muy buenas propiedades de transferencia de calor, funde a unos 100 °C y no
hierve hasta unos 900 °C. Sus principales desventajas son su reactividad quÃ−mica con el aire y el agua y
el elevado nivel de radiactividad que se induce en el sodio dentro del reactor.
En Estados Unidos, el desarrollo del sistema RARML comenzó antes de 1950, con la construcción del
primer reactor autorregenerativo experimental, el llamado EBR-1. Un programa estadounidense más amplio
en el rÃ−o Clinch fue cancelado en 1983, y sólo se ha continuado el trabajo experimental. En Gran
Bretaña, Francia, Rusia y otros Estados de la antigua URSS funcionan reactores autorregenerativos, y en
Alemania y Japón prosiguen los trabajos experimentales.
En uno de los diseños para una central RARML de gran tamaño, el núcleo del reactor está formado por
miles de tubos delgados de acero inoxidable que contienen un combustible compuesto por una mezcla de
óxido de plutonio y uranio: un 15 o un 20% de plutonio 239 y el resto uranio. El núcleo está rodeado por
una zona llamada capa fértil, que contiene barras similares llenas exclusivamente de óxido de uranio.
Todo el conjunto de núcleo y capa fértil mide unos 3 m de alto por unos 5 m de diámetro, y está
montado en una gran vasija que contiene sodio lÃ−quido que sale del reactor a unos 500 °C. Esta vasija
también contiene las bombas y los intercambiadores de calor que ayudan a eliminar calor del núcleo. El
vapor se genera en un circuito secundario de sodio, separado del circuito de refrigeración del reactor
(radiactivo) por los intercambiadores de calor intermedios de la vasija del reactor. Todo el sistema del reactor
nuclear está situado dentro de un gran edificio de contención de acero y hormigón.
La primera central a gran escala de este tipo empleada para la generación de electricidad, la llamada
Super-Phénix, comenzó a funcionar en Francia en 1984. En las costas del mar Caspio se ha construido una
central de escala media, la BN-600, para producción de energÃ−a y desalinización de agua. En Escocia
existe un prototipo de gran tamaño con 250 megavatios.
El RARML produce aproximadamente un 20% más de combustible del que consume. En un reactor grande,
a lo largo de 20 años se produce suficiente combustible para cargar otro reactor de energÃ−a similar. En el
sistema RARML se aprovecha aproximadamente el 75% de la energÃ−a contenida en el uranio natural, frente
al 1% del RAL.
Reactores de investigación
En muchos paÃ−ses se han construido diversos reactores nucleares de pequeño tamaño para su empleo en
formación, investigación o producción de isótopos radiactivos. Estos reactores suelen funcionar con
niveles de potencia del orden de 1 MW, y es más fácil conectarlos y desconectarlos que los reactores
más grandes utilizados para la producción de energÃ−a.
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Una variedad muy empleada es el llamado reactor de piscina. En el núcleo del reactor hay por cada
centÃ−metro cúbico millones de millones de neutrones, dependiendo la cantidad de la potencia. La
mayorÃ−a de estos neutrones son utilizados para mantener la reacción en cadena. Los restantes son
utilizados para la realización de experimentos.
Los reactores de investigación tienen lo que se llaman facilidades de irradiación donde se colocan las
muestras a irradiar. Algunas de estas facilidades son posiciones libres dentro del núcleo donde se puede
colocar el experimento. Otras facilidades son conductos, ya sea llenos de aire o algún material especÃ−fico,
que conducen los neutrones hacia el lugar o sala de experimentación.
En la mayorÃ−a de los casos las muestras sometidas a irradiación de neutrones deben ser analizadas por
distintos métodos. Generalmente los reactores de investigación están construidos junto a laboratorios que
permiten estos análisis.
La función principal es proveer neutrones para:
• Conocer más acerca de la interacción de la radiación con los materiales.
• Investigar acerca del comportamiento de los neutrones en un reactor nuclear.
• Analizar materiales por técnicas no destructivas.
• Producir radioisótopos de uso medicinal e industrial.
• Investigar fenómenos fÃ−sicos a nivel del átomo y sus núcleos.
• Desarrollar criterios de seguridad y radioprotección.
• Aprender sobre el manejo de reactores.
• Docencia en el área de la IngenierÃ−a Nuclear y la FÃ−sica.
• Conocer mejor el comportamiento de los reactores en general.
Combustibles y residuos nucleares
Los combustibles peligrosos empleados en los reactores nucleares presentan problemas para su manejo, sobre
todo en el caso de los combustibles agotados, que deben ser almacenados o eliminados de alguna forma.
El ciclo del combustible nuclear
Cualquier central de producción de energÃ−a eléctrica es sólo parte de un ciclo energético global. El
ciclo del combustible de uranio empleado en los sistemas RAL es actualmente el más importante en la
producción mundial de energÃ−a nuclear, y conlleva muchas etapas. El uranio, con un contenido de
aproximadamente el 0,7% de uranio 235, se obtiene en minas subterráneas o a cielo abierto. El mineral se
concentra mediante trituración y se transporta a una planta de conversión, donde el uranio se transforma en
el gas hexafluoruro de uranio (UF6).
En una planta de enriquecimiento isotópico por difusión, el gas se hace pasar a presión por una barrera
porosa. Las moléculas que contienen uranio 235, más ligeras, atraviesan la barrera con más facilidad
que las que contienen uranio 238. Este proceso enriquece el uranio hasta alcanzar un 3% de uranio 235.
Los residuos, o uranio agotado, contienen aproximadamente el 0,3% de uranio 235. El producto enriquecido
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se lleva a una planta de fabricación de combustible, donde el gas UF6 se convierte en óxido de uranio en
polvo y posteriormente en bloques de cerámica que se cargan en barras de combustible resistentes a la
corrosión. Estas barras se agrupan en elementos de combustible y se transportan a la central nuclear.
Un reactor de agua a presión tÃ−pico de 1.000 MW tiene unos 200 elementos de combustible, de los que
una tercera parte se sustituye cada año debido al agotamiento del uranio 235 y a la acumulación de
productos de fisión que absorben neutrones. Al final de su vida, el combustible es enormemente radiactivo
debido a los productos de fisión que contiene, por lo que sigue desprendiendo una cantidad de energÃ−a
considerable. El combustible extraÃ−do se coloca en piscinas de almacenamiento llenas de agua situadas en
las instalaciones de la central, donde permanece un año o más.
Al final del periodo de enfriamiento, los elementos de combustible agotados se envÃ−an en contenedores
blindados a una instalación de almacenamiento permanente o a una planta de reprocesamiento quÃ−mico,
donde se recuperan el uranio no empleado y el plutonio 239 producido en el reactor, y se concentran los
residuos radiactivos.
El combustible agotado todavÃ−a contiene casi todo el uranio 238 original, aproximadamente un tercio del
uranio 235 y parte del plutonio 239 producido en el reactor. Cuando el combustible agotado se almacena
de forma permanente, se desperdicia todo este contenido potencial de energÃ−a. Cuando el combustible se
reprocesa, el uranio se recicla en la planta de difusión, y el plutonio 239 recuperado puede sustituir
parcialmente al uranio 235 en los nuevos elementos de combustible.
En el ciclo de combustible del RARML, el plutonio generado en el reactor siempre se recicla para emplearlo
como nuevo combustible. Los materiales utilizados en la planta de fabricación de elementos de combustible
son uranio 238 reciclado, uranio agotado procedente de la planta de separación isotópica y parte del
plutonio 239 recuperado. No es necesario extraer uranio adicional en las minas, puesto que las existencias
actuales de las plantas de separación podrÃ−an suministrar durante siglos a los reactores autorregenerativos.
Como estos reactores producen más plutonio 239 del que necesitan para renovar su propio combustible,
aproximadamente el 20% del plutonio recuperado se almacena para su uso posterior en el arranque de nuevos
reactores autorregenerativos.
El paso final en cualquiera de los ciclos de combustible es el almacenamiento a largo plazo de los residuos
altamente radiactivos, que continúan presentando peligro para los seres vivos durante miles de años. Varias
tecnologÃ−as parecen satisfactorias para el almacenamiento seguro de los residuos, pero no se han construido
instalaciones a gran escala para demostrar el proceso. Los elementos de combustible pueden almacenarse en
depósitos blindados y vigilados hasta que se tome una decisión definitiva sobre su destino, o pueden ser
transformados en compuestos estables, fijados en material cerámico o vidrio, encapsulados en bidones de
acero inoxidable y enterrado a gran profundidad en formaciones geológicas muy estables.
Seguridad nuclear
La preocupación de la opinión pública en torno a la aceptabilidad de la energÃ−a nuclear procedente de la
fisión se debe a dos caracterÃ−sticas básicas del sistema. La primera es el elevado nivel de radiactividad
que existe en diferentes fases del ciclo nuclear, incluida la eliminación de residuos. La segunda es el hecho
de que los combustibles nucleares uranio 235 y plutonio 239 son los materiales con que se fabrican las
armas nucleares.
En la década de 1950 se pensó que la energÃ−a nuclear podÃ−a ofrecer un futuro de energÃ−a barata y
abundante. La industria energética confiaba en que la energÃ−a nuclear sustituyera a los combustibles
fósiles, cada vez más escasos, y disminuyera el coste de la electricidad. Los grupos preocupados por la
conservación de los recursos naturales preveÃ−an una reducción de la contaminación atmosférica y de
la minerÃ−a a cielo abierto. La opinión pública era en general favorable a esta nueva fuente de energÃ−a, y
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esperaba que el uso de la energÃ−a nuclear pasara del terreno militar al civil. Sin embargo, después de esta
euforia inicial, crecieron las reservas en torno a la energÃ−a nuclear a medida que se estudiaban más
profundamente las cuestiones de seguridad nuclear y proliferación de armamento. En todos los paÃ−ses del
mundo existen grupos opuestos a la energÃ−a nuclear, y las normas estatales se han hecho complejas y
estrictas. Suecia, por ejemplo, pretende limitar su programa a unos 10 reactores. Austria ha cancelado su
programa. En cambio, Gran Bretaña, Francia, Alemania y Japón siguen avanzando en este terreno.
Peligros de los rectores nucleares
• Todos los reactores nucleares en operación tienen serios fallos de seguridad inherentes, que no pueden ser
eliminados mediante programas de mejoras.
• Un accidente grave en un reactor nuclear de agua ligera (la gran mayorÃ−a de los reactores) puede llevar a
liberaciones de radiactividad equivalentes a varias veces la que se produjo en la catástrofe de Chernóbil en
1986, y cercana a mil veces la que liberarÃ−a una bomba atómica de fisión. Para realojar a la población
afectada se podrÃ−an llegar a necesitar enormes extensiones de terreno (más de 100.000
km2). El número de muertes por cáncer podrÃ−a sobrepasar el millón.
• Los nuevos tipos de reactores estarÃ−an diseñados supuestamente para ser fundamentalmente seguros. Sin
embargo, además de tener sus propios y especÃ−ficos problemas de seguridad, esos nuevos reactores
requerirÃ−an enormes sumas para hacer posible su desarrollo, con un resultado incierto.
• La media de vida de los reactores en operación en el mundo es actualmente de 22 años, y en muchos
paÃ−ses se está planeando extender la vida de sus reactores más allá de la originalmente prevista en su
base de diseño. Esto conduce a la degradación de componentes crÃ−ticos y al incremento de incidentes
severos. Los mecanismos de degradación relacionados con la edad no se conocen bien y son difÃ−ciles de
predecir.
• La desregulación (liberalización) de los mercados de electricidad ha empujado a las empresas con
centrales nucleares a una disminución de las inversiones en seguridad y a la reducción de plantillas.
Muchas compañÃ−as están aumentando la potencia de sus reactores mediante el incremento de la presión
y temperatura de funcionamiento del reactor y del grado de quemado del combustible. Esto acelera el
envejecimiento y disminuye los márgenes de seguridad. Los reguladores nucleares no son siempre capaces
de hacer frente adecuadamente a esta nueva situación.
• Los reactores nunca podrán estar suficientemente protegidos contra la amenaza terrorista. Existen diversos
escenarios, además de la colisión de un avión comercial sobre el edificio del reactor, que podrÃ−an
provocar un grave accidente.
• Los impactos del cambio climático, tales como inundaciones, sequÃ−as extremas, o incrementos del nivel
del mar, aumentan seriamente el riesgo nuclear.
El peor accidente nuclear en el mundo
El accidente de Chernóbil, acontecido en dicha ciudad de Ucrania el 26 de abril de 1986, ha sido el
accidente nuclear más grave de la Historia, siendo el único que ha alcanzado la categorÃ−a de nivel 7 (el
más alto) en la escala INES.
Aquel dÃ−a, durante una prueba en la que se simulaba un corte de suministro eléctrico, un aumento súbito
de potencia en el reactor 4 de la Central Nuclear de Chernóbil, produjo el sobrecalentamiento del núcleo
del reactor nuclear, lo que terminó provocando la explosión del hidrógeno acumulado en su interior.
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La cantidad de material radiactivo liberado, que se estimó fue unas 500 veces mayor que la liberada por la
bomba atómica arrojada en Hiroshima en 1945, causó directamente la muerte de 31 personas, forzó al
gobierno de la Unión Soviética a la evacuación de unas 135.000 personas y provocó una alarma
internacional al detectarse radiactividad en diversos paÃ−ses de Europa septentrional y central.
Además de las consecuencias económicas, los efectos a largo plazo del accidente sobre la salud pública
han recibido la atención de varios estudios. Aunque sus conclusiones son objeto de controversia, sÃ−
coinciden en que miles de personas afectadas por la contaminación han sufrido o sufrirán en algún
momento de su vida efectos en su salud.
Tras prolongadas negociaciones con el gobierno ucraniano, la comunidad internacional financió los costes
del cierre definitivo de la central, completado en diciembre de 2000. Desde 2004 se lleva a cabo la
construcción de un nuevo sarcófago para el reactor.
Conclusiones
• En primer lugar, aprendimos el funcionamiento de los reactores nucleares y sus diferentes tipos.
• Otra cosa que aprendimos fue que este tipo de energÃ−a nuclear basada en la fisión nuclear, a parte
de ser muy útil, es costoso, ocupa un combustible que a futuro podrá escasear y los residuos que
deja son muy radioactivos y por ende muy peligroso para todo tipo de vida.
• Es interesante conocer como agua a 325°C se mantiene lÃ−quida por efecto de la gran presión a
que está sometida.
• Si se pudiese avanzar mucho más en los conocimientos cientÃ−ficos se lograrÃ−a desarrollar los
reactores basados en la fusión nuclear, que en un futuro no muy lejano reemplazará a los reactores
de fisión y será mucho más beneficioso y más seguros.
Fuentes de información: Wikipedia, paginas de CNEA, Libro de “FÃ−sica Universitaria” Pearson
Educación, trabajos de investigación.
à ndice
Hipótesis
………………………………………………………………………………………………………… Pág. 1
Fundamentacion …………………………………………………………………………………………....
Pág. 1
Marco teórico …………………………………………………………………………………………………
Pág. 1
Desarrollo
………………………………………………………………………………………………………… Pág. 1
Hipótesis nuclear …………………………………………………………………………………………
Pág. 1,2
Reactores nucleares …………………………………………………………………………………… Pág.
2,3
9
Reactores de agua ligera y pesada ………………………………………………………… Pág. 3,4
Reactores de propulsión …………………………………………………………………………… Pág. 5
Reactores autorregenerativos ……………………………………………………………… Pág. 5,6,7
Reactores de investigación ……………………………………………………………………… Pág. 7,8
Combustibles y residuos nucleares ……………………………………………………… Pág. 8,9
Seguridad nuclear …………………………………………………………………………………… Pág. 9
Peligros de los rectores ………………………………………………………………………… Pág. 10
El peor accidente nuclear ………………………………………………………………………… Pág. 11
Conclusiones ……………………………………………………………………………………………………
Pág. 11
Escuela Normal Mixta Florentino Ameghino
Trabajo Practico Nº1
FÃ−sica
Tema: Reactores Nucleares
Curso: 2ºA Naturales
Fecha de entrega: 28/08/08
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