Lunes de Ciencia: ¿Cómo funciona una central y un reactor nuclear?

Ya tenía tiempo que no publicaba algo en esta sección, la cual debo decirlo, es mi favorita de escribir, pero la que más se me dificulta, más que nada, por tratar de hacerlo lo más simple posible.

Hace un par de horas mientras viajaba por el metrobus, una pareja a mi lado, iba hablando precisamente sobre reactores nucleares, desafortunadamente por lo cerrado del lugar muchas veces no podemos evitar el escuchar conversaciones ajenas, y debo admitir que al escuchar el tema, me puse a prestar atención. El chavo, iba contándole a su novia cómo funciona una central nuclear y los reactores dentro de ella, y ella cual feligrés en una ceremonia religiosa, aceptaba todo lo que su novio le decía sin dudar por un momento de su palabra.

Cabe decir que todo lo que el chavo le dijo, eran puras tonterías, y que tuve que hacer un esfuerzo muy grande por contenerme y no corregirlo durante la conversación. Bueno, precisamente por esto, creo que hoy sería una buena idea el hablar precisamente de cómo funcionan las centrales nucleares, y los reactores dentro de ellas.

Un reactor nuclear es un dispositivo en el que es posible el generar una reacción nuclear de forma controlada. Estas reacciones se pueden utilizar para varias cosas, como por ejemplo generar neutrones y positrones para la investigación científica, generar plutonio que tiene diversos usos, como combustible de propulsión, o uno de sus usos más comunes, la generación de calor y de ahí la de energía eléctrica en centrales nucleares, que es lo que hoy nos interesa.

Los hay también de diversos tipos, podríamos separarlos en reactores de fisión y de fusión, o debido al uso que se les de. Quedémonos con la primer clasificación, y mencionemos algunas diferencias.

En física, la fisión es una reacción que sucede en el núcleo atómico. Esta ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños. La fisión es un proceso exotérmico por lo que libera grandes cantidades de energía. Esta energía se emite, tanto en forma de radiación como de energía cinética, misma que calentará la materia que se encuentre alrededor de donde se produzca la fisión. La fisión se puede lograr por varios métodos, como lo es bombardear el núcleo de un átomo con energía. Esto hace que el núcleo se vuelva inestable, por lo que se partirá en varios pedazos, estos liberan además nuevos neutrones, que bombardearan nuevos núcleos  y los separaran, osease, se genera una reacción en cadena que transforma, el elemento original, y nos genera gran cantidad de energía y calor.

La fusión nuclear es el proceso inverso de la fisión, mientras que en esta un núcleo es separado en otros más pequeños, en la fusión varios núcleos se unen para formar un núcleo más pesado.  Esto hace que se libere una gran cantidad de energía, o que se absorba. Si son elementos de menor masa que el hierro los que se fusionan, estos liberan energía, si son de masa mayor absorben energía. La fusión nuclear es la principal fuente de combustible de las estrellas, incluido obviamente el Sol.

Como pueden ver, un reactor nuclear en ningún momento explota una bomba para hacer energía como iba afirmando el chavo del metrobus. En fin, continuemos.

Las centrales nucleares se aprovechan de la gran cantidad de calor que se genera para producir energía eléctrica, y son muy eficientes al hacerlo. En México contamos con la Central Nuclear de Laguna Verde, que anualmente genera 4,782 GWh de energía, que equivale (aunque no estoy muy seguro de esto) al 3% de la energía del país. Puede no sonar a mucho, sin embargo es una sola instalación de dos reactores la que genera eso, imagínense que con 10 iguales ya tendríamos el 30% y sin muchas complicaciones.

Pero, ¿cómo funcionan?

Por lo general en este caso se utilizan reactores de fisión, que utilizan uranio 235. La fisión se genera justo como ya lo explique y comienza a generar la energía en forma de calor, esta energía calienta contenedores de agua que están dentro del reactor y que debido a las altas temperaturas se transforma casi inmediatamente en vapor. El vapor fluye a través de un sistema de tuberías hasta llegar a unas turbinas, estas turbinas gracias al vapor se mueven y con su movimiento activan los generadores que se encargan de producir electricidad, la cual se almacena o distribuye de acuerdo a las necesidades que existan. El vapor se suele “reciclar” al ser condensado por medio de torres de refrigeración, regresando a los contenedores de agua del reactor y reiniciando el proceso.

El “humo” que se suele ver en estas torres de refrigeración es de esta forma, vapor de agua, y no humo como tal, ni mucho menos como dijera mi amigo del metrobus: “todos los contaminantes y material radioactivo”.

Obviamente las plantas generan desechos, mismos que son causantes de la mayor parte del temor que se le tiene al uso de energía nuclear. Estos desechos pese a lo que la mayoría de las películas e historias nos hacen creer, son manejados cuidadosamente y depositados en lugares apropiados en los que no puedan contaminar el medio ambiente, ni ser un peligro para las personas (en la mayoría de los casos, porque no faltará alguno que me quiera dar un ejemplo en que no). Además hoy día, se están haciendo grandes avances para la reutilización de estos residuos, y países como Japón y Francia (lideres en la producción de energía nuclear) ya reutilizan sus deshechos en las centrales mismas.

Debido a algunos accidentes que han sucedido en la historia, la gran mayoría de las personas no tiene confianza en la energía nuclear, sobretodo por asociarla también a las bombas. Esto es simplemente un claro ejemplo de que las cosas dependen del uso que se les de, pueden ser armas sí, pero también pueden ser una forma de producción de energía que no libera gases de efecto invernadero a la atmósfera y que por lo general no produce grandes contaminantes. Desastres como aquel de Chernobyl o lo sucedido en Fukushima a causa del terremoto y tsunami, no deben hacernos perder la fe en este tipo de energía, pues los accidentes pasan no sólo en centrales nucleares, también en hidroeléctricas, termoeléctricas, e incluso eólicas. La energía nuclear ha causado muchos menos accidentes letales por unidad de energía generada que cualquier otra de las formas principales de generación de energía.

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