Energía NuclearEnergía Nuclear

E=mcE=mc22

23592U + n 141

56Ba + 9236Kr + 3n + Energía

Que es la energía nuclearQue es la energía nuclear

Le energía nuclear Le energía nuclear surge del surge del aprovechamiento de aprovechamiento de las fuerzas nucleareslas fuerzas nucleares

Luego de romper la Luego de romper la resistencia resistencia electrostática, electrostática, actúan las fuerzas actúan las fuerzas nuclearesnucleares

distancias menores distancias menores de 10 de 10 -15-15 metros metros

137 veces más 137 veces más fuertes que las fuertes que las fuerzas fuerzas electrostáticas electrostáticas

2 + 2 no siempre suman 4

E=mc2 Tal como Einstein lo Tal como Einstein lo

dedujo, la masa se dedujo, la masa se transforma en transforma en energía.energía.

Ej: si se transformaran 500 Kg. en energía:Ej: si se transformaran 500 Kg. en energía:

E = 500 x (3X10E = 500 x (3X1088))2 2 = 4.5 X 10= 4.5 X 101919(joule)(joule)

El consumo de El consumo de 1.42 x 101.42 x 101212 watt -año watt -año

Un décimo del consumo de energía Un décimo del consumo de energía mundial anualmundial anual

principio de conservación del número bariónico principio de conservación del número bariónico

El N° de bariones debe ser Cte. en la reacciónEl N° de bariones debe ser Cte. en la reacción

Ej:Ej:

si reaccionan un átomo de deuterio y uno de tritiosi reaccionan un átomo de deuterio y uno de tritio

para formar helio y un neutrón:para formar helio y un neutrón:

Se liberan 1758 MeV (mega electrón volt)Se liberan 1758 MeV (mega electrón volt)si: si: 1 eV = 1.6 x 101 eV = 1.6 x 10-19-19 joule joule1758 MeV = 1758 x 101758 MeV = 1758 x 106 6 x 1.6x10x 1.6x10-19 -19 = 2.813 x 10= 2.813 x 10-10 -10 (J)(J)

Como la masa del deuterio es 2.014102 g/mol Como la masa del deuterio es 2.014102 g/mol En 2 Kg. De combustible se liberan aprox.:En 2 Kg. De combustible se liberan aprox.:79.133x1079.133x1077 (J) (J)

Reseña históricaReseña histórica•Lise Meitner y Otto Hahn en Lise Meitner y Otto Hahn en su laboratoriosu laboratorio

1934: Experimentos de Enrico Fermi, primer bombardeo 1934: Experimentos de Enrico Fermi, primer bombardeo de uraniode uranio1938: 1938: Otto Hahn y su colaboradora Lise MeitnerOtto Hahn y su colaboradora Lise Meitner

Intentaron aislar el elemento n° 93 que pretendía Intentaron aislar el elemento n° 93 que pretendía descubrir Fermi.descubrir Fermi.

La primera fisión nuclear La primera fisión nuclear

El trabajo fue publicado en enero de 1939El trabajo fue publicado en enero de 1939

El proceso se entregó al físico danés Niels Bohr El proceso se entregó al físico danés Niels Bohr El biólogo William Archibald Arnold propuso el nombre de El biólogo William Archibald Arnold propuso el nombre de FISION NUCLEAR a la fragmentación de uranio, era el FISION NUCLEAR a la fragmentación de uranio, era el término que se utilizaba para designar la división de las término que se utilizaba para designar la división de las células vivascélulas vivasEn enero de 1939 Bohr llegó a los Estados Unidos para En enero de 1939 Bohr llegó a los Estados Unidos para asistir a un congreso, y se comunicó la noticia.asistir a un congreso, y se comunicó la noticia.

Leo Szilard, comprobó la reacción en cadena Leo Szilard, comprobó la reacción en cadena y alarmó a los EE.UU.. De la potencialidad de y alarmó a los EE.UU.. De la potencialidad de que los alemanes (nazis)que los alemanes (nazis)

Construyeran la bomba atómicaConstruyeran la bomba atómicaEinstein, quien también había huido de Einstein, quien también había huido de Alemania a América, envió una carta al Alemania a América, envió una carta al presidente americano advirtiendo el peligro, y presidente americano advirtiendo el peligro, y de inmediato se creo comité para la creación de inmediato se creo comité para la creación de una bomba en EE.UU..de una bomba en EE.UU..

REACCIONES DE FISIÓN Y DE REACCIONES DE FISIÓN Y DE FUSIÓNFUSIÓN

23592U + n 141

56Ba + 9236Kr + 3n + Energía

FISIÓN:FISIÓN:

Esta es una reacción típica de fisiónEsta es una reacción típica de fisiónPasos:Pasos:Bombardeo de 1 neutrónBombardeo de 1 neutrónPaso de Paso de 235U aU a 236U, siendo este ultimo inestableU, siendo este ultimo inestableDivisión en bario, criptón y tres neutrones libresDivisión en bario, criptón y tres neutrones libres““reacción en cadena” reacción en cadena” en cada reacción sucesiva, se rompen 3en cada reacción sucesiva, se rompen 3n-1n-1 átomos átomos

Con n = N° de reacciónCon n = N° de reacciónal final de la reacción se liberan grandes Cantidadesal final de la reacción se liberan grandes Cantidades

de energía, por ser mas átomos simultáneosde energía, por ser mas átomos simultáneos

Otra reacción de fisión:Otra reacción de fisión:

En este caso se liberan Xenón, En este caso se liberan Xenón, estroncio y dos estroncio y dos

NeutronesNeutrones

Combustible de FISIÓN:Combustible de FISIÓN:

Se usa mayormente el Se usa mayormente el 235U como combustible en U como combustible en

ReactoresReactores, el que se obtiene naturalmente del , el que se obtiene naturalmente del 238UU

Siendo solo el 0,71% del Siendo solo el 0,71% del 238UU

Reactores nucleares:Reactores nucleares:

Los reactores nucleares ocupan la energía de fisión Los reactores nucleares ocupan la energía de fisión

para producir vapor de agua, y hacer girar las turbinaspara producir vapor de agua, y hacer girar las turbinas

Del generadorDel generador

Las barras enriquecidas al 4% con Las barras enriquecidas al 4% con 235U, entran enU, entran en

El núcleo del reactor, y se bombardean con El núcleo del reactor, y se bombardean con

neutrones lentos, que reducen su energía cinética neutrones lentos, que reducen su energía cinética

Por un MODERADORPor un MODERADORPara que no se produzca una reacción Para que no se produzca una reacción

Descontrolada, se insertan barras de controlDescontrolada, se insertan barras de control

(cadmio o Boro)(cadmio o Boro)

11348Cd + n 114

48Cd +

105Br + n 73Li +

Así el proceso es lento permitiendo solo un nuevoAsí el proceso es lento permitiendo solo un nuevo

NEUTRÓN por reacción NEUTRÓN por reacción Este proceso genera gran cantidad de energía Este proceso genera gran cantidad de energía

Con poco material fisionable, pero los desechos Con poco material fisionable, pero los desechos

Radiactivos que se producen son peligrososRadiactivos que se producen son peligrosos

FUSIÓN:FUSIÓN:2

1D + 21D  3

1T + 11H + 4.03MeV

21D + 2

1D   32 He + n + 3.27 MeV

21D + 3

1T  42He + n + 17.6 MeV

Esta son reacciones de fusión Esta son reacciones de fusión Pasos:Pasos:Primero se deben acercar los reactantes tanto como Primero se deben acercar los reactantes tanto como Para que actúen las fuerzas nuclearesPara que actúen las fuerzas nuclearesEsto se logra dándoles una gran energía que logre Esto se logra dándoles una gran energía que logre

Romper la repulsión electroestáticaRomper la repulsión electroestáticaSe debe aumentar la temperatura a unos 50 o 100 Se debe aumentar la temperatura a unos 50 o 100

millones de °Cmillones de °C

Confinador magnéticoConfinador magnético

De plasma “TOKAMAK”De plasma “TOKAMAK”

Confinador inercial de Confinador inercial de

Láser NOVA el más Láser NOVA el más

Potente dPotente del mundoel mundo

la fusión nuclear no produce desechos radiactivosla fusión nuclear no produce desechos radiactivosLa energía de fusión es mucho mayor que la de fisiónLa energía de fusión es mucho mayor que la de fisiónEl problema es que se necesita mucha energía para El problema es que se necesita mucha energía para

Iniciar la reacciónIniciar la reacciónEl proyecto ITER participado por Japón y la Unión El proyecto ITER participado por Japón y la Unión Europea (Conf. Magnético)Europea (Conf. Magnético)El proyecto NIF (National Ignition Facility) en El proyecto NIF (National Ignition Facility) en Estados Unidos (conf. Inercial) Estados Unidos (conf. Inercial)

BOMBAS NUCLEARES:BOMBAS NUCLEARES:

En la actualidad existen dos grandes tipos de armas En la actualidad existen dos grandes tipos de armas

nucleares:nucleares:Bombas de fisión o bombas-ABombas de fisión o bombas-ABombas de hidrogeno o bombas-hBombas de hidrogeno o bombas-h

Las bombas-a:Las bombas-a:Son reactores nucleares en menor escala pero conSon reactores nucleares en menor escala pero con

una masa critica, que produce una reacción en cadenauna masa critica, que produce una reacción en cadena

Liberando energía descontrolada Liberando energía descontrolada

(1 kilotón = 1000 toneladas de trinitrotolueno TNT)(1 kilotón = 1000 toneladas de trinitrotolueno TNT)

Bomba Trinity , idéntica Bomba Trinity , idéntica

a la lanzada en Hiroshimaa la lanzada en Hiroshima

Sección de una bomba-aSección de una bomba-a

Las bombas-H:Las bombas-H:Son reactores de fusión que se insertan dentro de Son reactores de fusión que se insertan dentro de

una bomba-a, para alcanzar la temperatura de fusiónuna bomba-a, para alcanzar la temperatura de fusiónEl proceso es más destructivo que si solo la bomba-aEl proceso es más destructivo que si solo la bomba-a

DetonaraDetonaraSe ahorra uranio y se le remplaza por tritio y Se ahorra uranio y se le remplaza por tritio y

DeuterioDeuterioLas bombas-h no tienen masa critica y aprovechan Las bombas-h no tienen masa critica y aprovechan Toda la energía potencial de los combustiblesToda la energía potencial de los combustibles

Prueba de una bomba Prueba de una bomba

TermonuclearTermonuclear

RADIOACTIVIDAD:RADIOACTIVIDAD:

Proceso natural por el cual algunas sustancias emiten Proceso natural por el cual algunas sustancias emiten partículas ionizantes.partículas ionizantes.Rayos Rayos La radiactividad artificialLa radiactividad artificial

Isótopo Periodo Emisión

Uranio-2384510 millones de

añosAlfa

Carbono-14 5730 años Beta

Cobalto-60 5,271 años Gamma

Radón-222 3,82 días Alfa

Vida media de algunos elementosVida media de algunos elementos

Contador Contador

geigergeiger

EFECTOS DE LA RADIOACTIVIDAD:EFECTOS DE LA RADIOACTIVIDAD:

Niño afectado por la Niño afectado por la

radiación de una bomba-radiación de una bomba-a, el efecto ionizante le a, el efecto ionizante le produjo una alteración en produjo una alteración en la piel.la piel.

Ley de la radiosensibilidadLey de la radiosensibilidad

1. Tejidos altamente radio-sensibles: epitelio intestinal, órganos reproductivos (ovarios, testículos), médula ósea

2. Tejidos medianamente radio-sensibles: tejido conectivo

3. Tejidos altamente radio-resistentes: neuronas, hueso

daños en la salud:daños en la salud:-Muerte de tejido (necrosis), por no regeneración-cáncer a las tiroides, leucemia, etc.-Infertilidad o alteración cromosomática

-1 REM = radiación de rayos gamma existentes en el aire por c.c.. de aire

Zona Dosis

Zona azul de 0,25 a 0,75 mrem/h

Zona verde de 0,75 a 2 mrem/h

Zona amarilla de 2 a 200 mrem/h

Zona naranja de 0.2 a 10 REM/h

Zona roja > 10 REM/h

-zonas de seguridad radiactiva

-cinturón de estabilidad

SEGURIDAD Y ENERGIA NUCLEAR MUNDIAL:SEGURIDAD Y ENERGIA NUCLEAR MUNDIAL:

MEDIDAS DE SEGURIDAD EN REACCTORESMEDIDAS DE SEGURIDAD EN REACCTORES

- Varilla de combustible:Tubos con aleación de Circonio en cuyo interior se encuentra el Uranio.

 - Vasija del reactor :

Recipiente cilíndrico de acero al carbono, recubierto interiormente de acero inoxidable, de 12.5       centímetros de espesor, con 18.5 metros de altura y 4.77 metros de diámetro. En su interior se encuentra el núcleo del reactor, donde se obtiene el vapor que mueve la turbina.

 - Edificio del reactor :Es una estructura de hormigón armado de 1 metro de espesor y 55 metros de altura (12 de ellos, bajo tierra). Está diseñado para soportar las condiciones del mayor accidente posible.

  •En caso de emergencia, se activarían los siguientes Sistemas, Se activan al romperse la tubería de refrigeración, y es un sistema autónomo automático, y se compone de:  

 - Inyección del Refrigerante a alta presión :

Inyecta refrigerante al interior de la vasija, justo encima del combustible.

- Rociado del núcleo:  

 - Inyección de refrigerante a baja presión :

Inyectan refrigerante a la vasija, inundando el núcleo.

- Sistema automático de alivio de presión :

Impide la presurización de la vasija por encima de los valores operacionales.

- Condensador de aislamiento : Enfría el vapor existente en la vasija.

- Inserción de las barras de control :

Al insertarlas, se para totalmente el reactor.

Además de estas medidas de control, existen medidores de Además de estas medidas de control, existen medidores de radiación, detectores de incendios, seguridad logística y radiación, detectores de incendios, seguridad logística y antiterrorista, etc.antiterrorista, etc.

INFORMACIÓN NUCLEAR POR PAÍSESReactores en operación, en construcción,

clausurados y porcentaje de producción en los diferentes países (Datos Marzo 2006)

País Operando En Construcción Clausuradas Producción Nuclear

Nº de Unidades

Total MWe Nº de Unidades

Total MWe Nº de Unidades

Total MWe % en 2005

Alemania 17 20.339 0 0 19 5.944 32,1

Argentina

2 935 1 692 0 0 8,24

Armenia 1 376 0 0 1 376 38,82

Bélgica 7 5.801 0 0 1 11 55,12

Brasil 2 1.901 0 0 0 0 2,99

Bulgaria 4 2.722 0 0 2 816 41,58

Canadá 18 12.599 0 0 7 3.046 15,02

China 9 6.572 3 3.000 0 0 2,19

Eslovaquia

6 2.442 0 0 1 110 55,18

Eslovenia

1 656 0 0 0 0 38,84

España 9 7.588 0 0 1 480 22,86

Estados Unidos

104 99.210 0 0 23 9.590 19,94

Finlandia 4 2.676 1 1.600 0 0 26,58

Francia 59 63.363 0 0 11 3.951 78,08

Holanda 1 449 0 0 1 55 3,79

Hungría 4 1.755 0 0 0 0 33,83

India 15 3.040 8 3.602 0 0 2,82

Irán 0 0 1 915 0 0 0

Italia 0 0 0 0 4 1.423 0

Japón 56 47.839 1 866 3 320 25,01

Kazajstán

0 0 0 0 1 52 0

Lituania 1 1.185 0 0 1 1.185 72,1

Méjico 2 1.310 0 0 0 0 5,19

Pakistán 2 425 1 300 0 0 2,36

Reino Unido

23 11.852 0 0 22 2.454 20,02

República Checa

6 3.368 0 0 0 0 31,25

República de

Corea

20 16.810 0 0 0 0 37,94

Rumania 1 655 1 655 0 0 10,08

Rusia 31 21.743 4 3.775 5 786 15,6

Sudáfrica 2 1.800 0 0 0 0 6,6

Suecia 10 8.910 0 0 3 1.210 50,68

Suiza 5 3.220 0 0 0 0 40,03

Taiwán 6 4.904 2 1.900 0 0 1,4

Ucrania 15 13.107 2 1.900 4 3.500 51,11

TOTAL 443 369.552 26 20.858 110 35.309

Ubicación de las centrales en el mundoUbicación de las centrales en el mundo

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA E.N.:VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA E.N.:TABLA DE COMPARACIÓN ENTRE OTROS COMBUSTIBLES:

Consumo medio por Kw/hora

380 gr. 230 gr.4,12 mg. Uranio

Consumo Anual 2,5 millones de toneladas 1,52 millones de toneladas27,2

toneladas

Transporte anual66 barcos de 35.000 toneladas o 23.000 vagones de 100 toneladas

5 petroleros de 300.000 toneladas + oleoductos

3 ó 4 camiones

CO2, millones de toneladas

7,8 4,7 cero

SO2, toneladas 39.800 91.000 cero

NO2, toneladas 9.450 6.400 cero

Cenizas de filtros, toneladas

6.000 1.650 cero

Escorias, toneladas

69.000 despreciables cero

Cenizas volantes, toneladas

377.000 cero cero

Radiación: gases, Curios/año

0,02-6 0,001 1,85

Radiación: líquido, Curios/año

cero cero 0,1

Radiación: sólidos

despreciable cero

13,5 m3,(alta)

493 m3, (media y

baja)

COMBUSTIBLE  CARBÓN  fuel-OIL  NUCLEAR

Residuos radiactivosResiduos radiactivos-Alta actividad:Alta actividad: son los desechos del combustible del reactor, se mantienen en piscinas de hormigón y acero para después ser enterradas muy profundo.-Media actividad: son radionucleidos liberados en la fisión, se almacenan el bidones de acero-baja actividad: insumos o herramientas expuestas a la radiación, se trituran y se unen en bloques de cemento

Símbolo tradicional de la oposición a la construcción de centrales nucleares.

•Tratado de abandono de la energía nuclear:

argumentos a favor del abandono de la E.N.:

-Riesgo de accidentes y terrorismo -Proliferación nuclear -radioactividad -Emisiones de CO2 -Razones económicas -Recurso no renovable-Existencia de alternativas

Argumentos en contra del abandono de la E.N.:

-Protección ecológica y contra los gases invernadero-Independencia energética-Economía-Niveles de seguridad

E.N. EN CHILE:E.N. EN CHILE:

•En chile la energía nuclear es para desarrollos puntuales, medicina, agronomía, investigación, etc.No para obtener energía eléctrica

Revista del desarrollo de la e.n. en chile.

RECH-1, Ubicado en el Centro de Estudios Nucleares La Reina.

Centro de Estudios Nucleares Lo Aguirre

Celdas de Producción de Radioisótopos

Ciclotrón

INTEGRANTES:•César Astudillo•Erick Sánchez•Carlos Zúñiga