Energía nuclear NM4 Química Fenómenos nucleares y sus aplicaciones.

Energía nuclear

NM4 Química

Fenómenos nucleares y sus aplicaciones

Energía nuclear NM4 Química

• La energía nuclear es una de las diversas fuentes de energía de las que disponemos.

• Y al igual que las otras fuentes, esta nos da beneficios, como la generación de energía eléctrica.

• Sin embargo, también genera inconvenientes.

Introducción

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• Repasemos algunos conceptos:

• La materia está constituida por átomos.

• Los átomos están formados por electrones que giran alrededor de un núcleo.

• El núcleo está formado por neutrones y protones.

Introducción

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• Ese núcleo, en condiciones especiales, se puede modificar.

• Se puede dividir el núcleo (fisión) o se puede unir a otro núcleo (fusión).

• Y durante esos procesos (fisión o fusión) se libera mucha energía.

Introducción

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• ¿Qué es la energía nuclear?

La energía nuclear es aquella que se obtiene de la reacciones nucleares que presentan algunos isótopos.

• Como dijimos anteriormente, existen dos tipos de reacciones nucleares:

• La fisión y la fusión nuclear.

Energía nuclear

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• Dicho en términos sencillos, consiste en la división de un núcleo pesado.

• Esta división, producto de un bombardeo de neutrones, genera 2 a 3 neutrones más.

• Esta reacción es en cadena.• Y esta división, además, produce una

gran cantidad de energía.• La fisión nuclear es la que vemos en los

reactores nucleares.

Fisión nuclear

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• El siguiente esquema muestra cómo sería una fisión nuclear.

Fisión nuclear

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• La fusión nuclear consiste en la unión de dos átomos livianos, generando un tercer átomo más pesado y estable.

• Para generar esa unión se requiere de una gran cantidad de energía.

• Se estudia la forma de contener esa energía.

• La fusión nuclear aún está en etapa de experimentación.

Fusión nuclear

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• El siguiente esquema muestra cómo sería una fusión nuclear.

Fusión nuclear

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• Los reactores nucleares realizan fisiones nucleares.

• Para el funcionamiento de un reactor nuclear se necesita combustible.

• Este combustible lo proporciona un mineral radioactivo:

• El Uranio (símbolo U).• En la naturaleza existen varios

isótopos de este mineral. El más abundante es el U-238 con un 99.285%, otro isótopo, el U-235, tiene un 0.71% y el U-234 tiene un 0.005%.

Reactor nuclear

Uranio

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• Pero no cualquier isótopo se usa para la fisión nuclear.

• El U-235 es el isótopo radiactivo inestable entre los 3 isótopos.

• Como se fisiona, se usa de combustible. • Pero debido a que su proporción es tan

pequeña (0.71%), el U-238 tiene que ser sometido a un proceso muy complejo de enriquecimiento, para así obtener U-235.

• El problema son los desechos y residuos radiactivos que son muy peligros.

Reactor nuclear

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Existen tres tipos de radiaciones:• Radiación alfa: semejante a núcleos de helio,

no es muy penetrante (una hoja de papel es capaz de detenerla).

• Radiación beta: formada por positrones y electrones, penetra un poco más (una hoja de aluminio la detiene).

• Radiación gamma: formada por fotones de alta frecuencia, son las más penetrantes (una hoja de plomo de 10 cm de espesor es capaz de detenerla).

Radiación nuclear

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• Esquema que muestra el grado de penetración de la radiación alfa, beta y gamma.

Radiación nuclear.

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• Como dijimos anteriormente, producto de la fisión nuclear se genera gran cantidad de energía como calor.

• Esa energía se aprovecha para calentar agua, la que se evapora.

• Ese vapor (en movimiento) hace girar una turbina y esa turbina a un alternador que producirá corriente eléctrica.

Reactor nuclear

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Esquema de un reactor nuclear.

Reactor

Varas de control

Generador de vapor

Edificio de contención

Bomba

Bomba

Línea de vapor

Agua a presión

Turbina

Condensador

Agua fría

Alternador

Torre de enfriamiento

Vasija del reactor

Electricidad

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• Algunas de las aplicaciones de la energía nuclear son:

• En la agricultura, por ejemplo, en el control de plagas.

• Fertilidad de suelos.

• En los alimentos y su conservación.

Algunas aplicaciones de la energía nuclear

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• En medicina, en diagnóstico y tratamiento (medicina nuclear).

• Como radio-fármacos. • En industria, se utiliza para la medición

de densidades.• En la industria se usa como trazadores.• En el medio ambiente, para medir

contaminantes.

Algunas aplicaciones de la energía nuclear

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• Sin considerar la destrucción que generaría una bomba nuclear, el uso de energía nuclear en tiempos de paz conlleva sus riesgos.

• El primero de ellos es el tratamiento de sus desechos.

• Los desechos radiactivos producto de la fisión nuclear son muy peligrosos.

Problemas de la energía nuclear

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• Estos desechos pueden emitir radiación por miles de años y esta radiación es muy peligrosa. Puede producir severos daños a la salud de las personas (cáncer por ejemplo) y daños medioambientales.

• Por otro lado, existe el riesgo de accidentes nucleares, aunque el riesgo es bajo. El accidente más grave que ha ocurrido es el de Chernobyl, en Ucrania.

Problemas de la energía nuclear

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• En este accidente se estima que 3.9 millones de km2 fueron contaminados en Europa y se estima que las muertes podrían llegar a 100 mil en varios años.

• Además, no existen en la práctica recintos que garanticen que en ellos se pueda albergar este tipo de residuos por miles de años.

Problemas de la energía nuclear