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¿Cómo se Produce la Energía Nuclear?

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La energía nuclear se deriva de la energía que se libera cuando los átomos relativamente grandes se dividen en una serie de reacciones nucleares controladas. El calor resultante se usa para hervir el agua que impulsa una turbina de vapor para generar electricidad.

El proceso de división de un átomo se conoce como fisión nuclear. La energía nuclear representa aproximadamente el 20 por ciento de la capacidad de generación eléctrica total en los EE. UU. con 104 plantas nucleares en funcionamiento actualmente. Es uno de los países que mas aposto por este tipo de energía.

Cómo se Produce la Energía Nuclear

Plantas de Energía Nuclear

Las plantas nucleares, como las que queman carbón, petróleo y gas natural, producen electricidad al hervir agua en vapor. Este vapor convierte las turbinas en electricidad. La diferencia es que las centrales nucleares no queman nada. En su lugar, utilizan combustible de uranio. Consiste en pellets de cerámica sólida, para producir electricidad a través de un proceso llamado fisión. 

Las centrales nucleares obtienen el calor necesario para producir vapor a través de un proceso físico. Este proceso, llamado fisión, implica la división de los átomos de uranio en un reactor nuclear. el combustible consiste en bolitas de cerámica pequeñas y duras que se empaquetan en largos tubos verticales. Los haces de este combustible se insertan en el reactor.

Aunque son pequeños, los átomos tienen una gran cantidad de energía que mantiene sus núcleos juntos. Ciertos isótopos de algunos elementos se pueden dividir y liberarán parte de su energía en forma de calor. Esta división se denomina fisión. El calor liberado en la fisión se puede usar para ayudar a generar electricidad en las centrales eléctricas. 

Energía Nuclear con uranio

El uranio-235 (U-235) es uno de los isótopos que se fisiona fácilmente. Durante la fisión, los átomos del U-235 absorben neutrones sueltos. Esto hace que el U-235 se vuelva inestable y se divida en dos átomos de luz llamados productos de fisión. 

La masa combinada de los productos de fisión es menor que la del U-235 original. La reducción se produce porque parte de la materia se transforma en energía. La energía se libera en forma de calor.

Reacción en cadena de la energía nuclear

Una serie de fisiones se llama reacción en cadena. Si se reúne suficiente uranio en las condiciones adecuadas, se produce una reacción en cadena continua. Esto se llama una reacción en cadena autosuficiente. Una reacción en cadena autosuficiente genera una gran cantidad de calor, que puede usarse para ayudar a generar electricidad. 

Las centrales nucleares generan electricidad como cualquier otra central eléctrica de vapor. El agua se calienta, y el vapor del agua hirviendo hace girar las turbinas y genera electricidad. La principal diferencia en los distintos tipos de centrales eléctricas de vapor es la fuente de calor. El calor de una reacción en cadena autosuficiente hierve el agua en una planta de energía nuclear.

uranio de la energia nuclear

Ciclo del combustible nuclear

El ciclo del combustible nuclear consiste en los pasos necesarios para producir energía nuclear, incluida la entrada de material fisionable, los procesos que convierten la materia prima en formas útiles, las salidas de energía y el tratamiento y / o eliminación del combustible gastado y diversos desechos.

En el corazón del ciclo del combustible nuclear se encuentra el reactor nuclear que genera energía a través de la fisión, o división, de los isótopos de uranio y plutonio.

El proceso de fisión es causado por los neutrones en el núcleo del reactor y ambos liberan una energía considerable y producen más neutrones. La energía liberada es de 1 millón de vatios-día por gramo de U-235 que sufre una fisión, equivalente a 2.5 millones de veces la energía liberada al quemar un gramo de carbón. 

Los neutrones producidos pueden a su vez producir eventos de fisión adicionales, produciendo una reacción en cadena que sostiene la producción de energía. La probabilidad de que un neutrón cause una fisión es muy alta para ciertos isótopos (en particular, U-235 y Pu-239) cuando los neutrones se reducen, o moderan, con respecto a la energía relativamente alta que poseen cuando se producen por fisión. En un reactor de agua ligera (LWR), la moderación se logra rápidamente mediante la colisión de los neutrones con los núcleos de hidrógeno (protones) en la molécula de agua.

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