Energía nuclear limpia
La energía nuclear siempre ha estado estigmatizada como un tipo de energía que contamina, genera residuos y es perjudicial para el medio ambiente y la salud de los seres vivos. En este artículo hablaremos sobre un matiz de la energía nuclear que le da un valor respetuoso con el medio ambiente.
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Antecedentes
La mala prensa que tiene la energía nuclear es bien merecida si echamos la vista hacia el pasado. Accidentes nucleares como el de Chernobyl o Fukushima nos replantean como sociedad si es necesaria o no el uso de este tipo de centrales que emplean materias primas radiactivas para producir electricidad o no.
La problemática de la producción de residuos supone gastos en almacenaje; hay que construir con las medidas de seguridad pertinentes en espacios acondicionados para soportar las radiaciones situados a metros de profundidad y con revestimiento de hormigón armado y metales pesado.
Existen varios tipos de radiaciones nucleares: las Alfa son las más débiles, un folio es capaz de frenarlas; las Beta son más energéticas y hay de varios tipos (positiva y negativa), una lámina de aluminio puede pararlas; la Gamma requiere de plomo para detenerla y las radiaciones debidas a emisión de neutrones requieren de hormigón armado.
Pero, ¿Y si usando energía nuclear pudiéramos obtener energía eléctrica sin estos problemas?
Fisión y Fusión Nuclear
Veamos una breve introducción sobre la Física de la energía nuclear.
Para empezar, hablemos de los conceptos de “fisión” y “fusión”. El primero de estos está relacionado con “romper”, es decir, separar una cosa en varias, el segundo está relacionado con “unir”, “construir”, es decir, producir algo.
En las reacciones nucleares de fisión los átomos pesados (de alto número de protones) son bombardeados con neutrones u otro tipo de partículas, produciéndose fragmentos formados por núcleos de átomos más ligeros que emiten neutrones y desprenden una enorme cantidad de energía. Emiten radiación Beta.
Esto es lo que ocurre en los reactores nucleares actuales, son procesos de fisión nuclear. Se prevé que la energía nuclear de fisión tendrá un ligero declive del 5-10 % en la participación de la producción total de energía hasta el año 2025 en detrimento de las energías renovables.
Por otro lado, las reacciones de fusión nuclear consisten en la unión de núcleos de átomos ligeros para producir otros núcleos de átomos más pesados, liberándose gran cantidad de energía. Estas reacciones son las que ocurren constantemente entre el Sol y la Tierra.
En la superficie solar, átomos de Hidrógeno, Deuterio y Tritio colisionan entre sí, produciéndose átomos de Helio y neutrones, con la consiguiente liberación de energía:
12H+13H→ 24He+ 01n+17,6 MeV
12H+12H→ 23He+ 01n+3,2 MeV
12H+12H→ 13H+ 11H+4 MeV
En la Tierra se está pretendiendo reproducir procesos semejantes energéticamente para poder tener una fuente de energía inagotable y solucionar problemas de abastecimiento energético, ya que partiendo de algo tan abundante, simple y sencillo como es el Hidrógeno, podría obtenerse energía limpia e ilimitada.
ITER
ITER son las siglas de International Thermonuclear Experimental Reactor, o en castellano, un Reactor Termonuclear Experimental Internacional.
Este proyecto es el más ambicioso a nivel mundial en lo que a energía de fusión nuclear se refiere. Es un reactor experimental que se está construyendo en Cadarache, en el sur de Francia (Francia es unos de los países europeos con mayor número de centrales nucleares de fisión, debido en gran parte a la estabilidad geográfica de la zona del país galo), con la participación de potencias mundiales como la Unión Europea, Japón, India, Rusia, EEUU y China.
La finalidad de este proyecto es utilizar una cantidad relativamente pequeña de energía para liberar grandes cantidades, como ocurre en la superficie solar, pero recrear estos procesos es complicado y se requiere de instrumentación y material adecuado. Se espera que para el año 2025 puedan llevarse a cabo operaciones de baja potencia.
En verano de 2021 se está llevando a cabo un experimento diseñado para ajustar las necesidades de combustible del ITER, este experimento se denomina Joint European Torus (JET), y difiere en el ITER es el escalado, ya que el JET es una prueba a escala del ITER. Si los resultados de los ensayos son satisfactorios, los investigadores podrán resolver los problemas relacionados con el uso del combustible y optimizar la reacción, ya que la mezcla adecuada del combustible es la parte más importante del proceso.
En 2025 se plantea que el ITER esté operativo durante 10 años operando con hidrógeno a baja potencia. Durante este periodo se monitorizarán todos los procesos mientras se estudia la ingeniería del proceso, buscando sistemas de automatizado y modelos de inteligencia artificial capaces de simular procesos para escalar el reactor.
Acabado este periodo, y ya en 2035, una vez se tenga toda la información necesaria, se quiere cambiar el combustible, pasar de usar hidrógeno a usar los isótopos de deuterio y tritio.
La finalidad del proyecto es que en un periodo de dos décadas pueda resolverse la crisis energética global que azota al mundo desde hace años mediante el uso de una energía barata, ilimitada y limpia, una energía renovable.
