You are here

¿Qué es la energía nuclear? La ciencia de la energía nucleoeléctrica

Ciencia nuclear en detalle
,

La energía nuclear es una forma de energía que se libera desde el núcleo o parte central de los átomos, que consta de protones y neutrones. Esta fuente de energía puede producirse de dos maneras: mediante fisión (cuando los núcleos de los átomos se dividen en varias partes) o mediante fusión (cuando estos se fusionan).

La fisión nuclear es el método que se utiliza hoy día en todo el mundo para producir electricidad a partir de energía nuclear, mientras que la tecnología para generar electricidad a partir de la fusión se encuentra en fase de I+D. En el presente artículo se examina la fisión nuclear. Si desea saber más sobre fusión nuclear, haga clic aquí.

¿Qué es la fisión nuclear?

La fisión nuclear es una reacción por la que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños, liberando al mismo tiempo energía.

Por ejemplo, cuando un neutrón golpea el núcleo de un átomo de uranio 235, este se divide en un núcleo de bario, un núcleo de criptón y dos o tres neutrones. Estos neutrones adicionales golpearán otros átomos de uranio 235 colindantes, que también se dividirán y generarán, a su vez, más neutrones en un efecto multiplicador, desatando así una reacción en cadena en una fracción de segundo.

Cada vez que se produce esta reacción se libera energía en forma de calor y radiación. Ese calor puede transformarse en electricidad en una central nuclear, en un proceso similar al que se emplea para generar electricidad a partir del calor de combustibles fósiles como el carbón, el gas y el petróleo.

Fisión nuclear (Gráfico: A. Vargas/OIEA)

¿Cómo funciona una central nuclear?

Dentro de las centrales nucleares, los reactores nucleares y su equipo contienen y controlan las reacciones en cadena, por lo general alimentadas por uranio 235, a fin de producir calor mediante fisión. El calor aumenta la temperatura del refrigerante del reactor, que suele ser agua, para producir vapor. Este se encauza para hacer girar las turbinas, que activan un generador eléctrico con el que se produce electricidad con bajas emisiones de carbono.

Pueden consultarse más detalles sobre los distintos tipos de reactores nucleares de potencia en esta página.

Los reactores de agua a presión son los más utilizados del mundo. (Gráfico: A. Vargas/OIEA)

Extracción, enriquecimiento y disposición final del uranio

El uranio es un metal que se encuentra en rocas de todo el mundo. Tiene varios isótopos de origen natural, es decir, formas de un elemento distintas en términos de masa y propiedades físicas, pero con las mismas propiedades químicas. Sus isótopos primordiales son el uranio 238 y el uranio 235. La mayor parte del uranio que hay en el mundo es uranio 238, que no puede producir una reacción de fisión en cadena, mientras que el uranio 235 sí se puede utilizar para producir energía de fisión, pero representa menos del 1 % del uranio mundial.

A fin de que el uranio natural tenga más probabilidades de fisionarse, es necesario incrementar la cantidad de uranio 235 en una determinada muestra, mediante un proceso denominado enriquecimiento de uranio. Una vez enriquecido, el uranio puede utilizarse eficazmente como combustible nuclear en una central durante un período de entre 3 y 5 años, tras lo cual sigue siendo radiactivo y ha de procederse a su disposición final de acuerdo con unas directrices estrictas a fin de proteger a las personas y el medio ambiente. Asimismo, el combustible usado, que también recibe el nombre de combustible gastado, puede reciclarse para dar lugar a otros tipos de combustible y utilizarse como combustible nuevo en centrales nucleares especiales.

Desechos nucleares

La explotación de centrales nucleares produce desechos de diverso grado de radiactividad, que se gestionan de manera diferente según su nivel de radiactividad y su propósito. En esta animación encontrará más información sobre el tema.

 

Gestión de desechos radiactivos

Los desechos radiactivos constituyen una pequeña parte de todos los desechos. Se trata de un subproducto procedente de los millones de procedimientos médicos realizados anualmente, las aplicaciones industriales y agrícolas que emplean radiación y los reactores nucleares que generan alrededor del 10 % de la electricidad mundial. En esta animación explicamos cómo se gestionan los desechos radiactivos para proteger de la radiación a las personas y el medio ambiente ahora y en el futuro.

La próxima generación de centrales nucleares, también llamadas reactores avanzados innovadores, generará muchos menos desechos nucleares que los reactores actuales. Se prevé que estas centrales podrían estar construyéndose para 2030.

Energía nucleoeléctrica y cambio climático

La energía nucleoeléctrica es una fuente de energía de bajas emisiones de carbono, ya que, a diferencia de las centrales de carbón, petróleo o gas, las centrales nucleares no producen prácticamente CO2 durante su funcionamiento. Los reactores nucleares generan cerca de una tercera parte del total mundial de electricidad sin emisiones de carbono y son cruciales para lograr los objetivos relacionados con el cambio climático.

Si desea saber más sobre la energía nucleoeléctrica y la transición a una energía limpia, lea este número del Boletín del OIEA.

¿Qué papel desempeña el OIEA?

  • El OIEA establece y promueve normas internacionales y orientaciones respecto del uso tecnológica y físicamente seguro de la energía nuclear para proteger a las personas y el medio ambiente.
  • El OIEA presta apoyo a los programas nucleares existentes y nuevos de todo el mundo proporcionando apoyo técnico y promoviendo la gestión del conocimiento. Mediante el enfoque de los hitos, el OIEA facilita conocimientos técnicos especializados y orientaciones, tanto a aquellos países que quieren desarrollar un programa de energía nucleoeléctrica como a los que están clausurándolo.
  • A través de sus actividades de salvaguardias y verificación, el OIEA vigila que los materiales y tecnologías nucleares no se desvíen de los usos pacíficos.
  • Las misiones de examen y los servicios de asesoramiento dirigidos por el OIEA ofrecen orientaciones sobre las actividades que deben llevarse a cabo durante el ciclo de vida de producción de energía nuclear: desde la extracción de uranio hasta la construcción, el mantenimiento y la clausura de centrales nucleares y la gestión de los desechos nucleares.
  • El OIEA gestiona una reserva de uranio poco enriquecido (UPE) en Kazajstán, a la que pueden acudir como último recurso los países que necesiten urgentemente UPE con fines pacíficos.

Síganos

Hoja informativa