Uranium (Energía Nuclear)
La energía nuclear es energía en el núcleo de un átomo.
Los átomos son las pequeñas partículas de las moléculas que forman los gases, líquidos y sólidos. Los propios átomos están formados por tres partículas llamadas protones, neutrones y electrones. Un átomo tiene un núcleo (o núcleo) que contiene protones y neutrones, que está rodeado por electrones. Los protones llevan una carga eléctrica positiva y los electrones llevan una carga eléctrica negativa. Los neutrones no tienen carga eléctrica. Hay una enorme energía presente en los enlaces que mantienen unido el núcleo. Esta energía nuclear puede liberarse cuando esos enlaces se rompen. Los enlaces pueden romperse mediante fisión nuclear y esta energía puede utilizarse para producir electricidad.
En la fisión nuclear, los átomos se dividen, lo que libera energía. Todas las centrales nucleares utilizan fisión nuclear y la mayoría de las centrales nucleares utilizan átomos de uranio. Durante la fisión nuclear, un neutrón choca con un átomo de uranio y lo divide, liberando una gran cantidad de energía en forma de calor y radiación. También se liberan más neutrones cuando un átomo de uranio se divide. Estos neutrones continúan chocando con otros átomos de uranio y el proceso se repite una y otra vez. Este proceso se llama reacción nuclear en cadena. Esta reacción se controla en los reactores de las centrales nucleares para producir la cantidad deseada de calor.
La energía nuclear también se puede liberar en la fusión nuclear, donde los átomos se combinan o fusionan para formar un átomo más grande. La fusión es la fuente de energía del sol y las estrellas. El desarrollo de tecnología para aprovechar la fusión nuclear como fuente de energía para la generación de calor y electricidad es objeto de investigación en curso, pero aún no está claro si será o no una tecnología comercialmente viable debido a la dificultad para controlar una reacción de fusión.
Combustible nuclear: uranio
El uranio es el combustible más utilizado por las centrales nucleares para la fisión nuclear. El uranio se considera una fuente de energía no renovable, aunque es un metal común que se encuentra en rocas de todo el mundo. Las centrales nucleares utilizan un cierto tipo de uranio, denominado U-235, como combustible porque sus átomos se dividen fácilmente. Aunque el uranio es unas 100 veces más común que la plata, el U-235 es relativamente raro.
La mayor parte del mineral de uranio estadounidense se extrae en el oeste de Estados Unidos. Una vez extraído el uranio, el U-235 debe extraerse y procesarse antes de poder utilizarse como combustible.
La energía nuclear proviene de la fisión nuclear.
Las centrales nucleares calientan agua para producir vapor. El vapor se utiliza para hacer girar grandes turbinas que generan electricidad. Las centrales nucleares utilizan el calor producido durante la fisión nuclear para calentar agua.
En la fisión nuclear, los átomos se dividen para formar átomos más pequeños, liberando energía. La fisión tiene lugar dentro del reactor de una central nuclear. En el centro del reactor se encuentra el núcleo, que contiene combustible de uranio.
El combustible de uranio se transforma en bolitas de cerámica. Cada bolita de cerámica produce aproximadamente la misma cantidad de energía que 150 galones de petróleo. Estos pellets ricos en energía están apilados de un extremo a otro en barras de combustible metálicas de 12 pies. Un conjunto de barras de combustible, algunas con cientos de barras, se denomina conjunto combustible. El núcleo de un reactor contiene muchos conjuntos combustibles.
El calor producido durante la fisión nuclear en el núcleo del reactor se utiliza para hervir agua y convertirla en vapor, lo que hace girar las palas de una turbina de vapor. A medida que las palas de la turbina giran, accionan generadores que producen electricidad. Las plantas nucleares enfrían el vapor y lo convierten en agua en una estructura separada en la planta de energía llamada torre de enfriamiento, o usan agua de estanques, ríos o el océano. Luego, el agua enfriada se reutiliza para producir vapor.
Las centrales nucleares generan alrededor del 20% de la electricidad de EE. UU.
Al 1 de agosto de 2023, había 93 reactores nucleares en funcionamiento en 54 centrales nucleares en 28 estados. De las 54 centrales nucleares en funcionamiento, 19 tienen un reactor, 31 tienen dos reactores y 4 tienen tres reactores. Obtenga más información sobre la industria de la energía nuclear de EE. UU.
Estados Unidos genera más energía nuclear que cualquier otro país
En 2021, 33 países tenían plantas de energía nuclear comerciales y, en 15 de esos países, la energía nuclear suministraba al menos el 20% de su generación eléctrica anual total. Estados Unidos tenía la mayor capacidad de generación de electricidad nuclear y generó más electricidad nuclear que cualquier otro país. Francia tenía la segunda mayor capacidad de generación de electricidad nuclear y la tercera mayor generación de electricidad nuclear. Además, Francia tenía la participación nuclear más alta del mundo (alrededor del 68%) del total de la generación nacional anual de electricidad.
Ventajas de la energía nuclear
FUENTE DE ENERGÍA LIMPIA
La energía nuclear es la mayor fuente de energía limpia en los Estados Unidos. Genera casi 800 mil millones de kilovatios hora de electricidad cada año y produce más de la mitad de la electricidad libre de emisiones del país. Esto evita más de 470 millones de toneladas métricas de carbono cada año, lo que equivale a retirar de las carreteras 100 millones de automóviles.
CREA EMPLEOS
La industria nuclear sustenta casi medio millón de empleos en Estados Unidos y aporta aproximadamente 60 mil millones de dólares al producto interno bruto estadounidense cada año. Las plantas nucleares estadounidenses pueden emplear hasta 700 trabajadores con salarios un 30% más altos que el promedio local. También aportan miles de millones de dólares anualmente a las economías locales a través de ingresos fiscales federales y estatales.
APOYA LA SEGURIDAD NACIONAL
Un sector nuclear civil fuerte es esencial para la seguridad nacional y la diplomacia energética de Estados Unidos. Estados Unidos debe mantener su liderazgo global en este ámbito para influir en el uso pacífico de las tecnologías nucleares. El gobierno de Estados Unidos trabaja con países en esta capacidad para construir relaciones y desarrollar nuevas oportunidades para las tecnologías nucleares de la nación.
Desventajas de la energía nuclear
1. Genera residuos nucleares tóxicos
El isótopo de uranio U-235 es altamente radiactivo. Después de usarse para producir energía nuclear, se convierte en desechos nucleares en los reactores nucleares. Estos desechos siguen siendo altamente radiactivos durante cientos o miles de años y no pueden desecharse ni eliminarse fácilmente.
No se ha desarrollado ninguna tecnología segura para el almacenamiento o eliminación segura de residuos nucleares. Ahora, en las plantas nucleares operativas de todo el mundo, los desechos nucleares se almacenan en su mayoría temporalmente en instalaciones sobre la superficie.
A medida que estos espacios de almacenamiento se están agotando rápidamente, la industria de la energía nuclear está eligiendo opciones de almacenamiento menos deseables, más caras y menos seguras. Este no es un gran anuncio para las centrales nucleares.
2. Aumenta las posibilidades de proliferación nuclear.
La proliferación nuclear o el uso de tecnología nuclear en el desarrollo de armas nucleares y la acumulación de material nuclear es una amenaza real a la paz y la estabilidad del orden mundial. De hecho, representa un peligro para la propia existencia humana, ya que no hay forma de que podamos sobrevivir a una guerra nuclear.
Siempre existe una posibilidad real de que la tecnología y el combustible nucleares puedan ser utilizados indebidamente si caen en las manos equivocadas. Para evitar la proliferación nuclear, los países del mundo tienen que llegar a un acuerdo sobre el uso de la tecnología nuclear para cualquier fin que no sea pacífico. Y es necesario que haya un acuerdo sobre la reducción de las ojivas nucleares.
Mientras no exista tal acuerdo, la amenaza siempre estará presente.
3. A menudo es blanco de terroristas.
Las centrales nucleares representan una amenaza para la seguridad de la nación y de sus ciudadanos, ya que son blancos fáciles de ataques terroristas. A pesar de las precauciones, las centrales nucleares pueden sufrir ataques que provoquen explosiones y la consiguiente fuga de combustible nuclear. Este es un riesgo para la población de toda la región.
Todas las instalaciones conectadas a la tecnología nuclear, como las instalaciones de investigación, las minas de uranio y las plantas de enriquecimiento de uranio, enfrentan los mismos niveles de amenaza de ataques.
4. Puede provocar accidentes nucleares.
Los desastres naturales y los errores humanos pueden provocar accidentes en las centrales nucleares. Como ocurrió en 1986 en Chernóbil, Ucrania y en 2011 en Fukushima, Japón. Se cree que el desastre de Chernobyl fue causado por un error humano, mientras que el percance de Fukushima fue el resultado de enormes olas de tsunami que azotaron la costa de Japón.
Las víctimas humanas del desastre de Chernobyl se calculan en 30, aunque miles de personas sufrieron las consecuencias para la salud de la exposición nuclear durante años e incluso hoy no sólo en Chernobyl, sino en regiones vecinas de Rusia y de toda Europa del Este.
El accidente de Fukushima se produjo a pesar de amplias precauciones y mecanismos de seguridad. El resultado fue tres fusiones nucleares en la central de Fukushima. Esto provocó la liberación de combustible nuclear radiactivo en las zonas vecinas.
Dejando a un lado las muertes humanas, ambos desastres provocaron el desplazamiento de miles de personas. Aún se están evaluando las consecuencias para la salud, como el cáncer, entre la población afectada.
5. Aumenta el riesgo de cáncer.
Se ha establecido sin lugar a dudas el vínculo entre la aparición de cáncer y la exposición nuclear. Desde el bombardeo nuclear de Hiroshima y Nagasaki hasta los desastres nucleares de Chernobyl y Fukushima, este es un hecho bien conocido. Además, se cree que las personas que viven cerca de centrales nucleares tienen un mayor riesgo de desarrollar cáncer.
Lamentablemente, esto es más evidente entre los niños. Los trabajadores de las centrales nucleares también están constantemente expuestos a niveles más altos de radiación y corren un mayor riesgo de desarrollar cáncer.