La energía nuclear es la energía que se libera en grandes cantidades mediante reacciones que afectan al núcleo del átomo. Puede obtenerse y liberarse mediante un proceso llamado fisión nuclear, que se lleva a cabo bajo un estricto control dentro de los reactores nucleares. También se produce mediante la fusión nuclear, que tiene lugar en el interior del Sol. La energía nuclear tiene un aspecto positivo cuando se utiliza con fines pacíficos, como la generación de electricidad en centrales eléctricas, pero también tiene un aspecto negativo cuando se destina a fines militares como arma de destrucción masiva, tal como ocurrió con los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki durante la Segunda Guerra Mundial. Otro ejemplo de sus peligros fue el desastre del reactor nuclear de Chernóbil, ocurrido en la Unión Soviética a mediados de la década de 1980.
La fisión nuclear
La energía nuclear se libera mediante un proceso conocido como fisión nuclear, que tiene lugar dentro de los reactores nucleares. Un reactor es una instalación formada por una serie de máquinas capaces de controlar el proceso de fisión. Su combustible está compuesto por sustancias que contienen uranio, cuyos átomos se hacen dividir. Cuando un átomo se divide, libera pequeñas partículas llamadas productos de fisión, que pueden provocar la división de otros átomos de uranio. Esto inicia una reacción en cadena que genera energía térmica.
El calor se utiliza para calentar el refrigerante del reactor, que suele ser agua, un metal líquido o una sal fundida. Este proceso produce grandes cantidades de vapor de agua a alta presión y temperatura. El vapor hace girar turbinas, máquinas similares a ruedas que accionan generadores o motores encargados de producir electricidad.
La fusión nuclear
En la fusión nuclear, los átomos de hidrógeno se unen para formar helio y liberan una enorme cantidad de energía térmica. Estas reacciones se producen de forma natural en el interior del Sol. Por ello, la fusión nuclear es uno de los procesos que hacen posible la vida en la Tierra.
En la actualidad, las centrales nucleares no pueden producir energía mediante la fusión nuclear de forma segura y fiable a escala comercial. Tampoco está claro si este proceso llegará a convertirse en una opción práctica para generar electricidad en el futuro. Sin embargo, los ingenieros nucleares continúan investigando y realizando experimentos para aprovechar las reacciones de fusión, ya que esta tecnología podría ser segura y rentable.
El uranio
El uranio es el combustible más utilizado para producir energía nuclear porque sus átomos pueden dividirse con relativa facilidad. Es un elemento bastante común en la naturaleza y se encuentra en las rocas de todo el mundo. Sin embargo, el tipo específico de uranio empleado para producir esta energía, conocido como U-235, es muy escaso y representa menos del 1 % del uranio existente en el mundo.
Aunque Estados Unidos utiliza uranio extraído de su propio territorio, depende en gran medida de las importaciones procedentes de Australia, Canadá, Kazajistán, Rusia y Uzbekistán. El uranio se extrae junto con otros minerales y debe procesarse antes de poder utilizarse.
Dado que el uranio puede emplearse como combustible nuclear para fabricar armas de destrucción masiva, el comercio y el uso del uranio y del plutonio —otro combustible nuclear— están sujetos a controles y acuerdos internacionales. El Tratado sobre la No Proliferación de las Armas Nucleares (TNP) promueve el uso pacífico de la tecnología nuclear y busca impedir la propagación de las armas nucleares.
Un reactor nuclear típico suele utilizar alrededor de 200 toneladas de uranio al año. Algunos procesos complejos permiten reprocesar o reciclar el uranio y el plutonio para volver a utilizarlos, reduciendo la dependencia de los materiales recién extraídos y disminuyendo los costes de extracción, procesamiento y transporte.
La energía nuclear y la sociedad
La energía nuclear produce electricidad que puede abastecer hogares, escuelas, empresas, hospitales y fábricas. El primer reactor nuclear diseñado para producir electricidad se construyó cerca de Arco, en el estado estadounidense de Idaho, y comenzó a funcionar como reactor experimental en 1951. La primera central nuclear de Rusia se estableció en Obninsk en 1954.
La construcción de reactores nucleares requiere tecnología avanzada. Como los materiales nucleares también pueden utilizarse para fabricar armas, su producción, comercio y uso están sujetos a controles y acuerdos internacionales. Por estas razones, la mayoría de las centrales nucleares del mundo se encuentran en países desarrollados.
La energía nuclear suele considerarse una fuente de electricidad limpia porque las centrales nucleares no emiten directamente gases de efecto invernadero durante la generación de electricidad, a diferencia de las centrales que utilizan combustibles fósiles. Pueden construirse tanto en zonas urbanas como rurales y sus emisiones habituales de contaminantes atmosféricos son bajas, por lo que no necesariamente provocan cambios importantes en el entorno.
En una central nuclear, el vapor que impulsa las turbinas y los generadores se condensa en una estructura independiente llamada torre de refrigeración o condensador. El vapor vuelve a convertirse en agua y puede reutilizarse para producir más electricidad. El exceso de vapor puede liberarse a la atmósfera y está compuesto principalmente por vapor de agua.
Sin embargo, la energía nuclear también genera materiales radiactivos. Estos contienen núcleos atómicos inestables que pueden afectar a los seres vivos y al medio ambiente. La exposición a niveles elevados de radiación puede causar daños graves, como quemaduras y un mayor riesgo de cáncer, enfermedades de la sangre y lesiones óseas.
Residuos radiactivos
Los reactores nucleares también producen residuos radiactivos, que incluyen los materiales sobrantes de su funcionamiento. Entre ellos pueden encontrarse la ropa protectora utilizada por los trabajadores, las herramientas y otros materiales que hayan estado en contacto con sustancias radiactivas.
Algunos residuos radiactivos siguen siendo peligrosos durante miles de años. Por ello, los gobiernos establecen planes para gestionar y eliminar estos materiales de manera que no contaminen el entorno.
El combustible nuclear usado y las barras de control altamente radiactivas se almacenan en instalaciones especialmente diseñadas, incluidos depósitos llenos de agua que se parecen a grandes piscinas. Algunas centrales nucleares también guardan el combustible usado en contenedores de almacenamiento en seco situados sobre el suelo.
