RADIACTIVIDAD Y CENTRALES NUCLEARES

SONIA NAVARRO DERYUSHEVA, 2BACH EXC

ABSTRACT

What is a nuclear power plant? What is found in nuclear power plants? What makes them so dangerous, even though their safety measures protect their workers? How does nuclear power plants work? These are some of the questions addressed in this project, which also describes nuclear power plant components, how electricity is generated, history and Radiactividad y centrales nucleares Sonia Navarro Deryusheva Página 1 de 35 IES José Hierro Introducción beginnings of radioactivity, other unfortunate events related to these fields along with the future of nuclear power plants. Nonetheless, we cannot forget to discuss other methods of energy generation and their comparison with nuclear energy.

OBJETIVO

Han pasado casi 40 años desde la explosión del reactor de la planta nuclear de Chernóbil el 26 de abril de 1986, un evento que transformó drásticamente la vida de sus habitantes y cuyas consecuencias se extendieron sin control. Este trabajo aborda las centrales nucleares, su relación con la radiación y la radiactividad. La autora eligió el tema por su interés en los accidentes nucleares desde pequeña, lo que le permitió profundizar en el funcionamiento, origen y posible desmantelamiento futuro de estas plantas. La información se recopiló de fuentes oficiales, blogs de expertos y análisis de imágenes.

RESUMEN

¿Qué es una central nuclear?, ¿qué es lo que se encuentra en su interior?, ¿qué es lo que las hace tan peligrosas, pero a la vez sus medidas de seguridad protegen a sus trabajadores?, ¿cómo funcionan y por qué? Estas son algunas de las cuestiones que se tratan en este proyecto en el que además se describe el proceso que usan para generar electricidad, la historia y los inicios de la radiactividad, otros sucesos desafortunados relacionados con este fenómeno y, cómo no, el futuro de estas centrales. Aun así, no nos podemos olvidar de hablar de otros métodos de obtención de energía y su comparación con estas centrales.

RADIACIÓN

La radiación es la emisión y propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas. Puede ser natural, como la radiación cósmica o la emitida por elementos radiactivos en la Tierra, o artificial, como los rayos X. Se clasifica según su fuente (natural o artificial), su naturaleza (ondas electromagnéticas o partículas) y su efecto biológico (ionizante o no ionizante). Las radiaciones ionizantes, como las alfa, beta y gamma, tienen distintos niveles de penetración y pueden afectar la salud. La radiación ha sido utilizada tanto en la medicina como en la investigación científica.

RADIACTIVIDAD

La radiactividad es un fenómeno donde núcleos atómicos inestables (radionucleidos) emiten radiación al desintegrarse, formando otros elementos. Puede ser natural o artificial; esta última se genera en reacciones nucleares como la fisión y la fusión. La fisión divide núcleos pesados liberando energía, mientras que la fusión une núcleos ligeros, como ocurre en el Sol.

Históricamente, Henri Becquerel descubrió la radiactividad en 1896, seguido por Marie y Pierre Curie, quienes aislaron el radio y el polonio. Posteriormente, Frédéric e Irène Joliot-Curie y Enrico Fermi avanzaron en la radiactividad artificial. Las primeras investigaciones ignoraban los riesgos, como el caso de las "chicas fantasma", afectadas por la exposición a materiales radiactivos.

Natural

Artificial

LAS CHICAS FANTASMA

Durante la Primera Guerra Mundial, en Nueva Jersey, jóvenes conocidas como "las chicas fantasma" trabajaban pintando relojes con pintura que contenía radio, un material que brillaba en la oscuridad. Se creía que el radio era inofensivo e incluso beneficioso. Sin embargo, muchas de estas mujeres enfermaron gravemente y murieron por la exposición al radio, al ingerir pequeñas cantidades al afinar sus pinceles con la boca. La primera víctima fue Mollie Maggia. El caso reveló los peligros de la radiactividad, aunque también ha tenido aplicaciones positivas en medicina y generación de energía eléctrica.

FUNCIONAMIENTO

La primera central nuclear fue inaugurada en 1954 en Óbninsk, Unión Soviética, tras el desarrollo del primer reactor nuclear en 1942 (Chicago Pile-1). Las centrales nucleares generan electricidad sin emitir gases de efecto invernadero mediante la fisión nuclear, un proceso descubierto por Otto Hahn en 1938 al bombardear uranio con neutrones, observando la división del núcleo y la emisión de energía.

EL REACTORNUCLEAR

Una central nuclear utiliza la fisión nuclear de un combustible para producir energía que, en última instancia, se transforma en electricidad. Inicialmente, se produce la fisión del combustible, desprendiéndose grandes cantidades de energía en forma de calor. A partir del mismo, se produce vapor, el cual acciona unas turbinas que transforman la energía térmica en mecánica. El alternador, cuyo eje se encuentra unido al de la turbina, transforma a su vez dicha energía en energía eléctrica. Además, todas las centrales cuentan con uno o varios sistemas de refrigeración y sistemas de control para controlar y regular el proceso de producción de energía. La manera en que se transforma la energía varía según el tipo de reactor. partes que comparten todos-

Vasija del reactor: lugar donde se produce la reacción de fisión.

- Combustible: elemento que sufre el proceso de fisión. Generalmente, se utiliza dióxido de uranio enriquecido

.- Barras de control: formadas por carburo de boro que absorben los neutrones regulando la reacción.

- Turbina: elemento que transforma la energía térmica en mecánica.

- Generadores de vapor: actúan como intercambiadores de calor.

- Alternador: se encarga de transformar la energía mecánica en energía eléctrica

.- Sistemas de refrigeración, tanto el de agua como la torre de refrigeración.- Sistemas de control: controlan la seguridad y el correcto funcionamiento de las instalaciones.

- Almacén de residuos radiactivos: piscinas de almacenamiento, así como otros medios de tratamiento de los materiales sobrantes de los que se encarga el equipo de la central. Estos residuos permanecen allí unos años para después ser trasladados a Almacenes Temporales Individualizados (ATI). Allí se almacenan entre 20 y 60 años.

- Estructuras de contención: previenen la disipación de los materiales radiactivos. El reactor nuclear es la instalación más importante y fundamental dentro de las centrales nucleares, ya que se encarga de iniciar, controlar y mantener de una manera estable las reacciones en cadena Barras de control: formadas por elementos como el cadmio o el indio, controlan la potencia del reactor absorbiendo los neutrones. Suelen situarse sobre el núcleo del reactor y solo se introducen en caso de emergencia para detener el funcionamiento del reactor

.- Moderadores: son elementos como el agua ligera o el agua pesada que cumplen la función de disminuir la velocidad de los neutrones producidos en la fisión. Si se ralentiza el proceso, la probabilidad de que los neutrones choquen con otros núcleos es mayor, asegurando así una reacción en cadena.

- Refrigerantes: se usan para absorber y transportar la energía en forma de calor producida en el proceso de fisión. Los refrigerantes utilizados no pueden absorber neutrones, deben ser anticorrosivos y poseer una gran capacidad calorífica. Destacan, principalmente, los gases como el helio, aunque también se suele hacer uso del agua, tanto ligera como pesada.

- Reflector: elemento que rodea al núcleo del reactor por el exterior para minimizar la fuga de neutrones que tiene lugar durante el proceso de fisión. Suele ser un moderador, como el agua o el grafito, y permite aumentar a gran escala la eficacia del proceso.- Blindaje: se encuentran alrededor del núcleo para frenar y minimizar las grandes cantidades emitidas de radiación alfa, gamma y beta mientras esté operativo el reactor. Para ello, los materiales más usados son el hormigón y el agua

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LASCENTRALESNUCLEARES

Las centrales nucleares destacan por no emitir gases de efecto invernadero y necesitar poco combustible, como uranio o polonio, aunque su enriquecimiento depende de países productores, lo que implica riesgos geopolíticos. Sin embargo, su producción ha disminuido un 10 % en las últimas décadas debido a factores como la escasez en yacimientos y el impacto del accidente de Fukushima en 2011. Entre sus desventajas están los riesgos ambientales en caso de accidentes, los residuos radiactivos de larga vida y su carácter no renovable, frente a energías como la solar o eólica, que utilizan fuentes ilimitadas

SEGURIDAD NUCLEAR

Aunque los accidentes en centrales nucleares son raros, estas cuentan con avanzadas medidas de seguridad y están reguladas por organismos como el CSN y la OIEA. Entre los sistemas de seguridad destacan el control del reactor, la contención de materiales radiactivos y la refrigeración, razón por la que se ubican cerca de fuentes de agua. Los residuos radiactivos se gestionan según su nivel de actividad: los de baja y media se almacenan en barriles o depósitos subterráneos, y los de alta actividad en piscinas y contenedores enterrados. Además, las centrales pasan inspecciones y simulacros para garantizar la seguridad y preparación del personal.

CUENTA ATRÁS PARA LAS CENTRALES NUCLEARES

Ante los riesgos de las centrales nucleares y sus residuos, se están desarrollando reactores de nueva generación, más seguros y sostenibles. Destacan los reactores modulares pequeños (SMR), de bajo costo y mayor autonomía de combustible, y los reactores de lecho de bolas de alta temperatura (PBMR), que mejoran la eficiencia térmica y permiten refrigeración natural. También existen los reactores de IV generación, diseñados para minimizar residuos y costos, como los rápidos refrigerados por sodio (SFR) o los de sales fundidas (MSR).

A pesar de estos avances, España planea cerrar sus centrales nucleares entre 2027 y 2035. Ejemplos de desmantelamiento son Vandellós I, cuyo proceso se prevé concluir en 2030, y Santa María de Garoña, que inició su desmantelamiento en 2023 y se espera finalice en 2033. Estos procesos son largos y costosos.

CONCLUSIÓNES

El trabajo aborda la radiación y la radiactividad en relación con las centrales nucleares, desde los descubrimientos de Becquerel y los Curie hasta el uso de la fisión nuclear para generar energía. Se destaca el papel del uranio enriquecido, cuya producción no se realiza en España, lo que incrementa la dependencia de otros países y su influencia geopolítica.

Actualmente, las centrales nucleares atraviesan un estancamiento debido al alto coste de producción y mantenimiento, además de la disminución en la producción de uranio. Esto ha impulsado la apuesta por energías renovables y la investigación en reactores nucleares de IV generación, buscando mayor seguridad y sostenibilidad.

En conclusión, el futuro energético dependerá de la inversión en investigación. Sin embargo, persistirán los conflictos geopolíticos ligados al control del uranio enriquecido y su uso potencial en armamento nuclear.

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