Ciencia para todos T02E20: La energía nuclear en España

Por Francisco R. Villatoro, el 6 febrero, 2020. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Podcast Ciencia para Todos (SER) • Recomendación • Science ✎ 7

Te recomiendo escuchar el podcast del episodio T02E20, “La energía nuclear en España”, 06 feb 2020 [09:30 min], del programa de radio “Ciencia para todos”, en el que participo junto a Enrique Viguera (Universidad de Málaga), coordinador de Encuentros con la Ciencia. Esta sección semanal del programa “Hoy por Hoy Málaga” presentado por Isabel Ladrón de Guevara, se emite todos los jueves en la Cadena SER Málaga (102.4 FM) entre las 13:00 y 14:00 horas (no tiene hora fija de emisión en directo, pero suele ser entre las 13:05 y las 13:15).

Escucha «La energía nuclear en España» en Play SER.

Isabel: Mañana viernes 7 de febrero, a las 19:30 horas en Ámbito Cultural de El Corte Inglés-Málaga, dentro del ciclo de conferencias “Encuentros con la ciencia”, se impartirá la conferencia “El papel de la energía nuclear frente al calentamiento global”.

Anuncio oficial en la web de Encuentros con la Ciencia.

Enrique: Mañana podremos disfrutar de la conferencia impartida por Alfredo García, que desde 2016 divulga sobre ciencia y tecnología nuclear en las redes sociales como “Operador Nuclear”, pues fue Operador y ahora es Supervisor Nuclear en la central nuclear de Ascó, en Tarragona, una central con dos reactores de agua a presión de más de 1000 megawatios eléctricos cada uno. Alfredo García visita a Málaga tras anunciar la fecha de publicación de su primer libro “La energía nuclear salvará el mundo” centrado en derribar los mitos sobre la energía nuclear.

Para luchar contra el calentamiento global debido al cambio climático es necesaria una reducción urgente de las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por el consumo de combustibles fósiles para la producción de energía. Alfredo García nos contará el papel de la energía nuclear para combatir la emergencia climática. Hay que promocionar las energías renovables, la electrificación del transporte y fomentar el autoconsumo. Así la mayor parte de la energía que consumimos debería ser energía eléctrica producida por fuentes de bajas emisiones.

Isabel: Lo ideal sería que el 100% de la energía eléctrica que consumimos fuera de energías renovables. ¿No habría que prescindir de la energía nuclear y apostar por las renovables?

Enrique: El 100% energías renovables, a día de hoy, es casi una utopía. La red eléctrica funciona a demanda, es decir, se produce en cada momento la energía que se consume debido a que no hay sistemas de almacenamiento de electricidad que sean efectivos. El almacenamiento de energía eléctrica a gran escala es inviable económicamente en la actualidad, aunque es cierto que se están realizando grandes avances, sobre todo en baterías.

Las energías renovables, que son intermitentes por naturaleza, no siempre hay sol o viento, necesitan de un sistema de respaldo. Por sus bajas emisiones de gases de efecto invernadero, la energía nuclear es el sistema de respaldo ideal para el mix eléctrico mientras la ciencia no resuelva el problema del almacenamiento de la energía eléctrica.

Isabel: En la energía nuclear se usan centrales nucleares para la generación de electricidad que se basan en la fisión nuclear del uranio. Francis, ¿cómo funciona la fisión nuclear?

Francis: Como nuestros oyentes ya saben, los átomos están formados por electrones de carga negativa ligados a un núcleo de carga positiva. El núcleo está formado por protones de carga positiva y neutrones sin carga eléctrica. La electricidad y la electrónica se basan en los electrones, pero la energía nuclear usa los núcleos atómicos pesados. Los núcleos atómicos de cierto elemento químico están formados todos por el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones, los llamados isótopos. Hay un cierto número de neutrones necesario para que un núcleo sea estable; si el número de neutrones es más grande, o más pequeño, el núcleo será inestable y de forma espontánea se romperá (fisionará) en dos núcleos más pequeños que serán más estables; en este proceso de rotura o fisión se genera energía y radiactividad. Esta energía es la que se usa en los reactores nucleares para obtener calor y producir electricidad.

Todos los núcleos con más de 125 nucleones (protones + neutrones) son inestables (radiactivos), pero en muchos el proceso de espontáneo de desintegración radiactiva es muy lento. En las centrales nucleares actuales se usa como combustible el uranio 235 (que tiene 92 protones y 143 neutrones). El uranio natural en las minas está formado por dos isótopos: un 99,3% de U-238 (que contiene 92 protones y 146 neutrones) y un 0,7% de U-235. El U-235 se fisiona de forma espontánea de forma muy lenta, pero tiene una gran capacidad de captar neutrones lentos y empezar fisionar, mientras que el U-238, aunque es más abundante, capta un neutrón y no se fisiona, sino que se convierte en plutonio-239 (Pu-239), que tiene 94 protones y 145 neutrones.

En los reactores nucleares se bombardea el uranio-235 del combustible con neutrones lentos para producir su fisión núcleos de elementos de menor masa. En este proceso se emiten 2 o 3 neutrones que mediante un proceso de moderación para para reducir su velocidad pueden producir la fisión de otros núcleos de U-235, dando lugar una reacción en cadena controlada. En este proceso se produce calor que se usa para calentar agua y producir vapor de agua que mueve una turbina y genera electricidad. Así, las emisiones de CO2 de la energía nuclear durante la producción de energía son muy bajas.

Isabel: La fisión del uranio puede producir una reacción en cadena. Las bombas nucleares funcionan gracias a este fenómeno físico. Enrique, ¿se puede producir una explosión nuclear en un reactor?

Enrique: En los reactores nucleares se usa uranio enriquecido hasta un 4% de uranio-235 para aumentar la cantidad de uranio útil para que la reacción en cadena producida por los neutrones lentos esté controlada. En una bomba atómica se usa uranio enriquecido al 90% de uranio-235 para que se produzca una explosión nuclear por una reacción en cadena producida por neutrones rápidos de forma no controlada; además, en las bombas nucleares se prefiere usar plutonio-239 en lugar de uranio-235 porque es mucho más eficaz.

El combustible de las centrales nucleares es un uranio enriquecido a nivel tan bajo que es imposible que se produzca una explosión nuclear si no hay mecanismos activos que moderen los neutrones y reduzcan su velocidad. Así la reacción en cadena en la central nuclear está controlada y si hay algún problema que afecta la sistema de moderación se detiene de forma pasiva y automática.

Isabel: Pero uno de los temores de mucha gente sobre la energía nuclear es que las centrales nucleares pueden servir para crear plutonio para bombas atómicas…

Enrique: Sólo una pequeña proporción de las centrales nucleares están preparadas para producir plutonio para armamento. En España sólo Vandellós I tenía esa capacidad, pero nunca se aprovechó. A día de hoy en España funcionan siete centrales nucleares, Almaraz I y II, Ascó I y II, Cofrentes, Trillo y Vandellós II, y ninguna puede producir plutonio. Todas  estas centrales nucleares españolas son extremadamente seguras y producen del orden del 20% de la electricidad que consumimos.

Isabel: El gran problema de la energía nuclear son los residuos nucleares de alta actividad. ¿Cómo se gestionan los residuos radiactivos?

Francis: La energía nuclear genera una enorme cantidad de energía eléctrica a partir de una cantidad muy pequeña de combustible. Por ello el volumen de residuos de alta actividad es muy pequeño. En los futuros reactores nucleares de IV Generación se prevé que se alcanzará el 97%. Pero los reactores nucleares actuales que disponemos en España extraen solo el 5% de la energía del combustible. Pero los residuos radiactivos no son particularmente peligrosos ni difíciles de gestionar comparados con otros residuos industriales tóxicos.

La gestión de los residuos nucleares está completamente regulada y no se permite que contaminen el medioambiente. La mejor opción a día de hoy es el almacenamiento geológico profundo. Aunque en futuros reactores nucleares se podrá reciclar el combustible usado actual, todavía no se hace en las centrales nucleares en funcionamiento. En España solo se almacenan residuos radiactivos de baja y media actividad (en El Cabril, en Córdoba).

Isabel: Animamos a nuestros oyentes a asistir mañana viernes 7 de febrero, a las 19:30 horas, en Ámbito Cultural de El Corte Inglés-Málaga, a la charla “El papel de la energía nuclear frente al calentamiento global” que impartirá Alfredo García, “Operador Nuclear”…. Despedida y cierre.



7 Comentarios

  1. Un texto que se ha hecho esperar mucho tiempo, en España el debate sobre la energía nuclear ha estado dominado por los vendedores de ideologías y el ecologismo de tinte infantilista, por lo que la opinión pública ha estado expuesta a medias verdades y a desinformación interesada. Hoy por hoy la energía nuclear de fisión es la mejor opción de futuro para suministrar la base de la demanda eléctrica para los próximos cincuenta años, no contamina, económicamente viable y con tecnologías muy evolucionadas con respecto a hace treinta o cuarenta años -fechas de las que datan los últimos reactores instalados en nuestro pais. El tiempo ha demostrado que son instalaciones fiables, y que la cultura de rigurosa seguridad sobre la que gira su diseño, construcción y operación es el mejor garante para minimizar hasta valores socialmente aceptables las probabilidades de accidentes -por esto el accidente de Chernobyl jamás podría ocurrir en España o en paises occidentales. Y el accidente de Fukhusima en realidad se puede tomar como un éxito de gestión de una instalación en unas condiciones que rebasaban el accidente base de diseño que se consideró para su conceptualización, construcción y permiso de operación. En fin, ojalá que podamos retomar en nuestro país el curso del uso racional de los reactores de fisión, es la mejor opción frente a las instalaciones de quema de combustibles fósiles y/o gas, que contaminan de forma inmediata e incontrolada.

  2. Alemania, como Japón, va a abandonar la energianuclear de fisión. Alemania,cogera gas ruso, (ya no carbón, abundante en Alemania) como combustible, y energias renovables, que son intermitentes.

    Por ahora, la fusión nuclear de hidrogeno controlada, a tenido un balance negativo http://www.madrimasd.org/blogs/medioambiente/el-problema-de-la-fusion-nuclear ¿Llegará el momento en el que, ante el fracaso de la fusión nuclear, la sustituyan por otra que diga: “El Sol es el único reactor de fusión nuclear que realmente necesitamos”?.

    Una idea alternativa, podría ser la antorcha de hidrógeno. En el libro de Introducción a la Ciencia de Isaac Asimov, hablaba de hacer pasar hidrógeno molecular,atraves de un arco eléctrico, que fuese descomponiendo el hidrógeno molecular en hidrógeno atómico, y al atravesar el arco eléctrico, se volvería a formar hidrógenomolecular, liberando gran cantidad de calor en elproceso(una auténtica reacción atómica).Confinado en una botella magnética toroidal, podría utilizarse este calor para generar vapor recalentado, y mover una turbina, para la generación de electricidad; como en las centrales térmicas de carbón, fueloil, o gas. El problema es que, si no lo han hecho ya, …, es que no debe de funcionar.

  3. Yo no veo esto tan claro: «Así la reacción en cadena en la central nuclear está controlada y si hay algún problema que afecta la sistema de moderación se detiene de forma pasiva y automática.» Tal como vimos en Chernobil y Fukushima no se puede parar un reactor nuclear así como así. Si falla la refrigeración el reactor explota, no como una bomba nuclear, pero esparce basura radiactiva casi igual. Incluso el combustible nuclear gastado requiere refrigeración por mucho tiempo para evitar que explote.

    1. El reactor de Chernobil era un diseño intrínsecamente inestable al estar moderado por grafito, lo que significa que una excursión de reactividad irá a más, amplificando las consecuencias de un posible accidente; en Occidente este tipo de diseños no se utilizan. Además, en Chernobil el reactor no estaba cubierto con recinto de contención, de ahí la dispersión del material del nucleo tras la explosión del mismo. Y por ultimo, el accidente fue provocado por una operacion fuera de protocolo para probar un nuevo diseño, teoricamente mas eficiente, del acople alternador-transformador. Por esto lo de Chernobil no puede ocurrir en Occidente.
      En Fukhusima no se produjo ninguna explosión del nucleo, se produjo la fusion parcial del mismo por perdida de refrigeracion, liberandose gran cantidad de oxigeno, y para aliviar la presion de la vasija se hicieron venteos controlados al recinto de la contencion, debido al station blackout no pudieron activarse los recombinadores para evitar altas concentraciones locales de oxigeno que es altamente inflamable, y desafortunamente tras varios dias de secuencia accidental se produjeron varias deflagraciones de oxígeno en el recinto de los reactores afectados, que es lo que se pudo observar en la televisión.
      Aprovecho para saludar muy efusivamente a los profesores D. Guillermo Velarde y a D. Agustín Alonso, auténticos pioneros de la energética nuclear en nuestro pais.

  4. Perdona Jesús, exactamente no se libera Oxigeno, se libera Hidrogeno producto de la reacción del zircaloy del acero de los elementos combustible que se produce a partir de los 1200 ºC.

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