Centrales nucleares en el mundo

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. Aunque la energía nuclear ofrece cero emisiones en su funcionamiento, existen retos que requieren una cuidadosa atención relacionados con el coste de la inversión en el tratamiento de los residuos, así como con las normas de seguridad que tienen que ir más allá de otras tecnologías.

Nuevas centrales nucleares

Los átomos son las diminutas partículas de las moléculas que componen los gases, los líquidos y los sólidos. Los átomos están formados por tres partículas llamadas protones, neutrones y electrones. Un átomo tiene un núcleo que contiene protones y neutrones y está rodeado de electrones. Los protones tienen una carga eléctrica positiva y los electrones una carga eléctrica negativa. Los neutrones no tienen carga eléctrica. Los enlaces que mantienen unido el núcleo contienen una enorme energía. Esta energía nuclear puede liberarse cuando se rompen esos enlaces. Los enlaces pueden romperse mediante la fisión nuclear, y esta energía puede utilizarse para producir (generar) electricidad.

En la fisión nuclear, los átomos se separan, lo que libera energía. Todas las centrales nucleares utilizan la 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 siguen chocando con otros átomos de uranio, y el proceso se repite una y otra vez. Este proceso se denomina reacción nuclear en cadena. Esta reacción se controla en los reactores de las centrales nucleares para producir la cantidad de calor deseada.

Primera central nuclear

La central nuclear de Leibstadt, en Suiza, de 1200 MWe. El reactor de agua en ebullición (BWR), situado en el interior de la estructura cilíndrica con cúpula, es de tamaño reducido por su torre de refrigeración. La central produce una media anual de 25 millones de kilovatios-hora al día, suficiente para abastecer a una ciudad del tamaño de Boston[1].

La energía nuclear es el uso de reacciones nucleares para producir electricidad. La energía nuclear puede obtenerse a partir de reacciones de fisión nuclear, desintegración nuclear y fusión nuclear. En la actualidad, la mayor parte de la electricidad procedente de la energía nuclear se produce mediante la fisión nuclear del uranio y el plutonio en las centrales nucleares. Los procesos de desintegración nuclear se utilizan en aplicaciones nicho como los generadores termoeléctricos de radioisótopos en algunas sondas espaciales como la Voyager 2. La generación de electricidad a partir de la energía de fusión sigue siendo el centro de la investigación internacional.

La energía nuclear civil suministró 2,586 teravatios hora (TWh) de electricidad en 2019, lo que equivale a cerca del 10% de la generación mundial de electricidad, y fue la segunda fuente de energía de bajo carbono después de la hidroelectricidad. En septiembre de 2021,[actualización] hay 444 reactores de fisión civiles en el mundo, con una capacidad eléctrica combinada de 396 gigavatios (GW). También hay 53 reactores de energía nuclear en construcción y 98 reactores planificados, con una capacidad combinada de 60 GW y 103 GW, respectivamente. Estados Unidos tiene el mayor parque de reactores nucleares, que generan más de 800 TWh de electricidad sin emisiones al año con un factor de capacidad medio del 92%. La mayoría de los reactores en construcción son de la generación III en Asia.

Cómo funciona una central nuclear

Las centrales nucleares generan electricidad mediante reacciones nucleares en cadena de fisión controlada (es decir, división de átomos) para calentar el agua y producir vapor para alimentar las turbinas. La energía nuclear suele considerarse una fuente de energía “limpia” porque la central no emite gases de efecto invernadero (GEI) ni otras emisiones a la atmósfera. A medida que Estados Unidos y otros países buscan fuentes de energía de bajas emisiones, los beneficios de la energía nuclear deben sopesarse con los riesgos operativos y los desafíos de almacenar el combustible nuclear gastado y los residuos radiactivos.

El ciclo del combustible nuclear es el proceso completo de producción, utilización y eliminación del combustible de uranio. Alimentar una central nuclear de un gigavatio durante un año puede requerir la extracción de entre 20.000 y 400.000 toneladas de mineral, su procesamiento para obtener 27,6 toneladas de combustible de uranio y la eliminación de 27,6 toneladas de combustible gastado altamente radiactivo, de las cuales el 90% (en volumen) son residuos de baja actividad, el 7% son residuos de actividad intermedia y el 3% son residuos de alta actividad.16,17 Las centrales estadounidenses utilizan actualmente ciclos de combustible de un solo uso sin reprocesamiento.18,19