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Desventajas De La Energía Nuclear Y Sus Aplicaciones Bélicas!

Analizamos en este post las ventajas y las desventajas de la energía nuclear. No obstante en la mayoría de las organizaciones relacionadas con la energía nuclear ya se encuentran posicionadas a favor o en contra del uso de la energía nuclear, procuramos hacer un análisis objetivo en esta web.

La energía atómica o nuclear es la que se libera de manera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Aunque, este término engloba también otro significado, el aprovechamiento de tal energía para otros fines, tales como la obtención de energía térmica, energía eléctrica y energía mecánica por medio de reacciones atómicas, y su aplicación, ya sea con fines pacíficos o con fines bélicos. Así pues, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino también como un concepto más amplio que encierra los conocimientos y técnicas que permiten el uso de este tipo de energía por parte del ser humano.

Ventajas y desventajas de la energía nuclear.

Antes de comenzar a detallar las ventajas y las desventajas de la energía nuclear, primero analicemos como se obtiene. Las dos maneras que existen para lograr obtener energía nuclear, y las dos que se aplican en el progreso de las ciencias y la tecnología, son: la fusión y la fisión nuclear. La segunda ocurre en el núcleo de un átomo, el cual tal átomo debe ser dividido en dos o más núcleos con el fin de liberar otros subproductos. Por otro lado, es la fusión nuclear el proceso por medio del cual varios núcleos se unen para poder formar un núcleo aún más pesado.

Bien, ahora en cuanto a las ventajas y las desventajas de la energía nuclear. Vale aclarar en primer lugar que la energía nuclear es intensamente ventajosa en muchos aspectos y que a pesar de todo lo que se pueda decir, hoy día es una forma de generar energía siempre que siempre se va a tener en cuenta. Por ejemplo, la energía nuclear genera gran parte de la energía eléctrica que se consumen día a día en varios países y tan sólo en la Unión Europea un tercio de la energía eléctrica usada es obtenida gracias a la energía nuclear, impidiendo que unas 700 millones de toneladas de CO2 se envíen hacia la atmósfera.

Al ser una tipo de energía no contaminante, su utilización garantiza un menor daño al medio ambiente, evitando la utilización de combustibles fósiles, y creando mucha energía con poco combustible.

En cuanto a las desventajas de la energía nuclear, ya son más que conocidos los riesgos de accidentes nucleares. La catástrofe ocurrida en Chernobyl y la más reciente en Fukushima, son verdaderamente paradigmáticas en este tipo de aspecto y si no se toman con seriedad los recaudos de seguridad necesarios, es enorme el riesgo para la humanidad.

Las centrales nucleares, de hecho demandan un alto costo de construcción y de mantenimiento, y es por ello que en muchos casos es preferible el uso de combustibles fósiles. No obstante, las posibilidades de un uso no pacífico de la energía nuclear son muy reales. Pueden utilizarlas muchas naciones con fines bélicos que condenaría eternamente a la humanidad. Es menester recordar que Estados Unidos lanzó 2 bombas atómicas a Japón, y que además estuvieron a punto de entrar en una guerra nuclear con la antigua Unión Soviética.

Ventajas y desventajas de la energía nuclear

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Como se genera la energía nuclear.

Se dan estas reacciones en los núcleos atómicos de varios isótopos de ciertos elementos químicos (o sea radioisótopos), siendo la más famosa la fisión del uranio-235 (235U), con la que los reactores nucleares funcionan, y la más usual en la naturaleza, ocurre en el interior de las estrellas, esta es la fusión del par deuterio-tritio (2H-3H). Aunque, para lograr producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser usados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el estroncio-90, el torio-232, el plutonio-239 o el polonio-210 (90Sr, 239Pu, 210Po, 232Th; respectivamente).

Hay  varias disciplinas o técnicas que utilizan de base la energía nuclear y estas van desde la creación de energía eléctrica en las centrales nucleares hasta las diversas técnicas de análisis de datación arqueológica (o sea la arqueometría nuclear), la medicina nuclear utilizada en los hospitales, entre otras cosas.

Los sistemas más trabajados e investigados para la producción de energía aprovechable por medio de la energía nuclear de forma masiva son la fusión nuclear y la fisión nuclear. Puede la energía nuclear transformarse de manera descontrolada, y de este modo dando lugar al armamento nuclear; o de manera controlada en reactores nucleares, en los que se origina energía eléctrica, energía térmica o energía mecánica. Tanto los materiales utilizados como el diseño de las instalaciones son diferentes completamente en cada caso.

Otra técnica, utilizada principalmente en pilas de larga duración para los sistemas que requieren de un consumo eléctrico mínimo, es el uso de generadores termoeléctricos de radioisótopos (o sea GTR, o en inglés RTG), en los que se aprovechan los diferentes modos de desintegración para producir electricidad en sistemas de termopares por medio del calor transferido por una fuente que es radiactiva.

Suele la energía desprendida en tales procesos nucleares aparecer en forma de partículas subatómicas en movimiento. Tales partículas, al aplacarse en la materia que las rodea, generan energía térmica. Se transforma esta energía térmica en energía mecánica usando motores de combustión externa, como son las turbinas de vapor. Puede ser empleada en el transporte dicha energía mecánica, como por ejemplo en los buques nucleares.

La característica principal de este tipo de energía es la calidad alta de la energía que puede generarse por unidad de masa de material usado en comparación con cualquier otro tipo de energía que es conocida por el ser humano, no obstante sorprende la poca eficiencia del proceso, esto porque se desaprovecha entre un 86 % y un  92 % de la energía que es liberada.

Se suele liberar en las reacciones nucleares una gigantesca cantidad de energía, esto debido en parte a que la masa de partículas que están involucradas en este proceso, directamente se transforma en energía. Se suele explicar lo anterior basándose en la relación masa-energía que fue propuesta por el afamado físico del siglo XX Albert Einstein.

Como se genera la energía nuclear

Tecnología nuclear para el uso bélico.

Es un arma todo instrumento, máquina o medio que se destina para atacar o para defenderse. Según esta definición, hay dos categorías de armas nucleares:

Aquellas que usan la energía nuclear de una forma directa con el objetivo de atacar o para la defensa, es decir, aquellos explosivos que utilizan la fusión o la fisión. Podría ser este un caso de las desventajas de la energía nuclear.

Aquellas que usan la energía nuclear para fines de propulsión, pudiendo a su vez usar o no munición que utilice la energía nuclear con el fin de su detonación. Se pueden citar en esta categoría los buques de guerra de propulsión nuclear (submarinos, cruceros, portaaviones, bombarderos, entre otros.). Aunque solo hablaremos sobre las armas nucleares.

Reprocesamiento

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Bomba atómica.

Hay dos formas básicas de usar la energía nuclear desprendida por las reacciones en cadena descontroladas de manera explosiva: la fusión y la fisión.

Bomba atómica

La bomba de fisión.

El 16 de julio del año 1945 se originó la primera explosión de una bomba de fisión causada por el ser humano llamada: La Prueba Trinity.

Hay dos tipos básicos de bombas de fisión: usando uranio altamente enriquecido (con un enriquecimiento superior al 90 % en 235U) o usando plutonio. Se fundamentan ambos tipos en una reacción de fisión en cadena descontrolada y se han empleado solo en un ataque real, en Hiroshima y en Nagasaki, cuando ya la Segunda Guerra Mundial estaba por terminar.

Para que funcionen este tipo de bombas es necesario usar una cantidad del elemento superior a la masa crítica. Suponiendo en el elemento una riqueza del 100 %, supone eso 10 kg de 239Pu o 52 kg de 235U. No obstante su funcionamiento se crean 2 o más partes sub-críticas que mediante un explosivo químico convencional se unen de manera que se supere la masa crítica.

Los dos problemas fundaméntales que se debieron resolver para lograr crear este tipo de bombas fueron:

  • Crear una suficiente cantidad del elemento físil a usar, ya sea plutonio puro o uranio enriquecido.
  • Obtener un diseño en el que el material usado en la bomba no sea destruido a causa de la primera explosión antes de lograr alcanzar la criticidad.

Se sitúa Eel rango de potencia de estas bombas entre aproximadamente el equivalente a una tonelada de TNT hasta aproximadamente los 500 000 kilotones.

La bomba de fisión

La bomba de fusión.

Luego del primer ensayo que fue exitoso de una bomba de fisión provocado por la Unión Soviética en el año 1949 se desarrolló una segunda generación de bombas nucleares que usaban la fusión. Esta se llamó bomba termonuclear, bomba de hidrógeno o bomba H. No se ha utilizado nunca este tipo de bomba contra ningún objetivo real. El denominado diseño Teller – Ullam (o secreto de la bomba H) separa en dos fases ambas explosiones.

Pueden ser miles de veces más potentes este tipo de bombas que las de fisión. No existe en teoría un límite a la potencia de estas bombas, siendo la bomba del Zar la de mayor potencia explotada, la cual fue de una potencia que superó los 50 megatones.

Utilizan las bombas de hidrógeno una primera bomba de fisión que genera las condiciones de presión y de temperatura que son necesarias para iniciar la reacción de fusión de núcleos de hidrógeno. Los únicos productos radiactivos que estas bombas generan son los causados en la explosión primaria de fisión, por lo que en ocasiones se le ha llamado bomba nuclear limpia. El extremo de esta particularidad son las denominadas bombas de neutrones o bomba N, que disminuyen la bomba de fisión primaria, alcanzando un mínimo de productos de fisión. Además estas bombas se diseñaron de tal modo que la cantidad mayor de energía liberada sea en forma de neutrones, con lo que su fuerza explosiva es prácticamente la décima parte que una bomba de fisión. Fueron creadas como armas anti-tanque, ya que al entender los neutrones en el interior de los mismos, acaban a sus ocupantes gracias a las radiaciones.

La bomba de fusión

Tratamiento de residuos nucleares.

Cualquier aplicación industrial en general genera residuos. También los generan todas las formas de generación de energía nuclear. Tanto los reactores nucleares ya sean de fisión o de fusión (cuando entren en funcionamiento) como los generadores de residuos convencionales (GTR) que son transportados a vertederos o a instalaciones de reciclaje, convencionales residuos tóxicos (líquido refrigerante de los transformadores, pilas, etc.) y los residuos radiactivos. El tratamiento de todos ellos, no obstante con excepción hecha de los residuos radiactivos, es prácticamente idéntico al que se facilita a los residuos del mismo tipo formado en otros lugares (ciudades, instalaciones industriales, entre otros).

Es distinto el tratamiento que se utiliza en los residuos radiactivos. Se desarrolló para ellos una específica regulación, gestionándose de formas distintas en función del tipo de radiactividad que estos emiten y del semiperiodo que poseen. Engloba todos los residuos radiactivos esta regulación, ya sea que procedan de instalaciones industriales, de instalaciones de generación de electricidad o de centros médicos.

Se han perfeccionado distintas estrategias para tratar los diferentes residuos que proceden de los dispositivos o instalaciones generadoras de energía nuclear:

residuos nucleares

De baja y media actividad. ​

Se trata en este caso de residuos con poca radiactividad, de vida corta y emisores de radiaciones gamma o beta (alcanzando contener hasta un máximo de 4 000 Bq g-1 de emisores alfa de semi-periodo largo). Suelen ser materiales usados en las normales operaciones de las centrales, como trapos, guantes, plásticos, etc. Se prensan y secan en general (solo si es necesario) para minimizar su volumen, se hormigonan (fijan) y se embidonan con el objetivo de ser almacenados durante un tiempo de 300 o de 500 años, esto según los países, en un almacenamiento controlado.

De baja y media actividad

De alta actividad.

Tienen estos residuos semiperiodo largo, alta actividad y además contienen emisores de radiaciones alfa (y son de un semi-periodo largo solo si logran superar concentraciones de actividad de 4 000 Bq g-1). Se forman en mucho menor volumen aunque son altamente nocivos inmediatamente luego de ser generados. Habitualmente, aunque no son los únicos, son las propias barras de combustible de los reactores de fisión ya usadas. Se han desarrollado para ello diferentes estrategias:

De alta actividad

Almacenamiento temporal:

Son guardadas en las piscinas de las propias centrales (en ocasiones llamados ATI), esto durante la vida de la central (que habitualmente  ronda los 40 años), o en almacenamientos que son construidos para tal propósito.

Almacenamiento temporal

Reprocesamiento:

Se lleva a cabo en este proceso una separación físico-química de los distintos elementos, separando por un lado aquellos isótopos aprovechables en otras aplicaciones, ya sean civiles o militares (cobalto, plutonio, uranio y cesio entre otros). Es esta la opción muy similar al reciclado. Aunque en el proceso no todos los elementos reciclados son reaprovechables totalmente, como por ejemplo el americio o el neptunio. Para estos, en un volumen que fuera mucho menor que el inicial, es necesario incluso el uso de otras opciones, como lo es el almacenamiento geológico profundo.

El almacenamiento geológico profundo (AGP):

Consiste este proceso en estabilizar las barras de combustible que son gastadas en contenedores que son resistentes a tratamientos bastante severos que luego se introducen en localizaciones similares a las minas, que ya existen (como es el caso de minas profundas), o edificadas para tal fin. Suelen almacenarse en matrices geológicas de las que se sabe que han permanecido estables durante millones de años. Son las más comunes graníticas, calizas o salinas. Estiman los técnicos que estos AGP deberían poder preservar de forma íntegra los residuos durante los miles de años en que estos sigan siendo tóxicos, sin perjudicar a las personas de la superficie. Su defecto principal es que sería bastante difícil o casi imposible recuperar tales residuos para su útil uso, esto en el caso de que futuras técnicas puedan lograr aprovecharlos eficientemente.

Transmutación en centrales nucleares de generación nueva (Sistemas Asistidos por Aceleradores o en reactores rápidos):

Utilizan torio estos sistemas como combustible adicional y degradan los desechos nucleares en un ciclo nuevo de fisión asistida, logrando ser una alternativa ante la notable dependencia de los combustibles fósiles (petróleo), no obstante deberán lograr vencer el rechazo de la población.

Tecnología nuclear para el uso bélico

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