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Fisión nuclear
Si bien la fisión nuclear puede ser una forma natural de desintegración radioactiva (pues algunos núcleos pesados, como el fermio, se dividen en dos de por sí), también puede provocarse artificialmente; desde el punto de vista de la producción de energía, se trata de una fuente importante. El desencadenante de la fisión puede ser un neutrón, un protón, una partícula alfa o la radiación gamma, y, en pocas palabras, sucede así: la partícula --o radiación-- que sea, golpea un núcleo pesado, que la absorbe; como la nueva estructura que se forma es inestable, inmediatamente se divide en dos partes aproximadamente iguales. Al mismo tiempo se liberan uno o varios neutrones, radiación y una gran cantidad de energía.
E= mc2. Bueeeno... no es la primera vez que leemos la famosa fórmula de Einstein, no?
¿Y qué quiere decir? Pues, dado que 'c' es la velocidad de la luz, es decir, un valor constante y extremadamente alto, podríamos interpretar que la conocidísima fórmula dice que 'Energía = masa * un valor increíblemente grande'.
Según acabamos de decir, en la fisión se libera una gran cantidad de energía. Ello tiene su origen en la diferencia de masa que hay entre los reaccionantes y los productos de la reacción. De hecho, si realizamos un balance de masas, veremos que hay menos masa al final de la reacción que al comienzo. Por lo tanto, un parte de la masa se ha convertido en energía, cuya cantidad podemos calcular mediante la fórmula E= mc2.
Al proceso por el cual a partir de la unión de dos átomos se obtiene energía nuclear se llama fusión nuclear.
Al proceso por el cual al dividir un átomo se obtiene energía nuclear se llama fisión (rotura) nuclear.
La reacción que se aprovecha en las centrales nucleares, submarinos y similares para generar electricidad es precisamente la fisión nuclear. Hoy en día, el 11% de la producción mundial de electricidad se obtiene en centrales nucleares. Francia es uno de los países que más decididamente apostó por la energía nuclear. Produce en este tipo de centrales el 78% de su electricidad.
El proceso de producción de energía nuclear
En la fisión nuclear, neutrones lanzados a gran velocidad contra los núcleos atómicos, chocan contra éstos y los dividen. Al ser la masa de los trozos creados menor que la de los originales, la diferencia entre una y otra se convierte en energía, en calor.
Por eso se usa el elemento natural de mayor peso atómico, aquél cuyo átomo tiene el mayor núcleo de entre todos: el uranio. El uranio es un metal, aparece en la superficie terrestre y es algo radiactivo. A menudo aparece mezclado con casi todos los tipos de terrenos y rocas.
Se trata la tierra mediante procesos físicos y químicos para depurarla y obtener uranio más concentrado. Así puede obtenerse mineral con una riqueza en uranio del 60%.
Aún así, ello no basta para alimentar una central nuclear, no sirve como combustible. Es preciso aún 'enriquecer' el uranio.
El uranio aparece en la naturaleza bajo la forma de dos isótopos posibles: U-235 y U-238. De ellos, únicamente el U-235 es 'fisionable' y, por tanto, susceptible de generar un reacción en cadena en las centrales. Pero la mayor parte del uranio mineral que aparece de forma natural es el isótopo U-238; más exactamente, el 9,28% de todo el uranio natural es U-238. Por lo tanto, se impone 'enriquecer' el combustible en U-235, eliminando U-238; así, hasta conseguir un material con un contenido de U-235 de entre un 3,5% y un 4,5%. Hecho esto, se almacena en forma de barras metálicas susceptibles de ser introducidas en el reactor.
Estas barras de uranio aun no son especialmente radiactivas. Una vez en el interior del reactor, hay que lanzar el proceso de fisión de los átomos de uranio de forma controlada. Cada vez que se divide un átomo de uranio, emite dos o tres neutrones a una velocidad gigantesca (unos 20.000 km/s). Cuando esos neutrones chocan contra nuevos átomos de uranio, los dividen a su vez, rindiendo nuevamente ingentes cantidades de calor y más neutrones raudos. Así se activa la llamada reacción en cadena de la fisión nuclear.
Hay que poder controlar y, si es el caso, detener las fisiones nucleares. Para ello hay que introducir barras de boro dentro del reactor. El boro absorbe neutrones, con lo que modera la reacción en cadena. Así que cuando queremos ralentizar la reacción metemos un poco más las barras dentro del reactor; si lo que queremos es producir más calor, y, por ende, más electricidad, lo que hay que hacer es sacarlas un poco.
El primer problema: ¿qué pasaría, aunque la probabilidad sea remota, si la reacción en cadena se tornara incontrolable? Eso precisamente sucedió en Chernobil. Acumulándose errores humanos con errores tecnológicos, no se pudo controlar la reacción en cadena y el calor generado llegó a fundir el reactor entero, con lo que ingentes cantidades de radiación salieron a la atmósfera.
El espacio donde ocurre la reacción en cadena debe estar muy protegido. De lo contrario, la radiactividad puede provocar grandes problemas. Como ves, la fisión nuclear es un proceso complejo, y no resulta factible su uso en pequeñas aplicaciones domésticas.
Pero la fisión nuclear conlleva además otro importante problema: ¿qué hacemos con las barras de uranio después de usadas en la reacción? El uranio utilizado como combustible en una central nuclear, una vez usado, continúa emitiendo radiación durante siglos. Y, a día de hoy, aun no se sabe qué hacer con todos estos residuos.
Ventajas y desventajas
Como combustible para la fisión nuclear se usan barras de uranio. Se pueden obtener grandes cantidades de energía con una pequeña cantidad de uranio. Es decir, la energía nuclear es barata. Además no produce humo ni dióxido de carbono, ni favorece el efecto invernadero; en consecuencia, resulta útil como sustituto de los combustibles fósiles.
La energía nuclear no es renovable. A fin de cuentas, los recursos de uranio son finitos, y cuando se terminen las reservas no se podrá usar más este tipo de energía. Pero, de momento, estas reservas son grandes.
Las centrales nucleares actuales son muy fiables, pero se deben destinar importantes cantidades de dinero para garantizar su seguridad. Y si, por cualquier motivo, sucediese algo, el accidente nuclear sería un desastre inconmensurable.
Con todo, el principal problema de las centrales nucleares lo constituyen los residuos radiactivos. No generan gran cantidad de basura o residuos. Hay desarrolladas técnicas que permiten recuperar más energía del uranio utilizado, con lo que cada vez se genera menos basura nuclear.
Pero ese poquito que generan es extraordinariamente peligroso dado que para que se reduzca la radiactividad que emite la basura radiactiva hacen falta años y más años, aun no saben qué hacer con ella.
En los últimos años se ha reactivado el debate sobre la energía nuclear.
De hecho, comparado con el impulso que recibió durante la década de los 70, hoy en día es la fuente de energía que menos crece. Pero siendo como es la energía que puede sustituir a los combustibles fósiles de manera masiva y barata, se oyen cada vez más fuertes, procedentes de los más diversos ámbitos, las voces que claman por impulsar nuevamente la energía nuclear.
