¿Es la energía nuclear renovable?



En las próximas semanas iremos tratando, de manera sencilla, algunos aspectos técnicos que permitirán conocer mejor algunos detalles de la tecnología nuclear, una de las más sofisticadas de la actualidad.

En el corazón de una central nuclear se encuentra el combustible, esto es el uranio enriquecido, formado a partir de una combinación de dos isótopos de este elemento: U-235 (escaso y caro) al 3 % y U-238 (abundante y barato) al 97 %. El que proporciona la energía es, esencialmente, el primero, por eso decimos que es el material físil.

¿Cómo se desprende la energía? Cuando un neutrón con baja energía –lento- se encuentra con un núcleo de U-235 es absorbido por éste y da lugar a su rotura –fisión- en dos núcleos ligeros, desprendiendo gran cantidad de energía (200 MeV) y tres neutrones rápidos que tras sufrir una moderación en su velocidad pueden inducir fisiones en tres nuevos núcleos (en la práctica se absorben “casi dos” y se deja uno para una nueva fisión).

¿Qué residuos se obtienen tras el proceso? Una central típica de 1000 MW consume al año unos 24.000 kg de uranio enriquecido y produce unos residuos formados por unos 23.000 kg de uranio con escasa presencia de U-235 (en cierta forma similar al uranio natural) algo menos de 250 kg de plutonio y algo más de 700 kg de los productos en los que se ha transformado el U-235 al fisionarse (sobre todo cesio y estroncio).

Lo curioso de este proceso es que sólo los 700 kg de productos de fisión son realmente “desechos” pues, teóricamente, los 23.000 kg de uranio son reutilizables y los 200 kg de plutonio son un material físil por sí mismo.

Y ahora estamos en condiciones de responder a la pregunta del título:

La energía nuclear no es renovable porque nuestras centrales son de ciclo abierto, es decir, cada año eliminan los 24.000 kg de “residuos” y recargan otros 24.000 kg de combustible nuevo.

¿Eso es todo? Por fortuna no. Existe un tipo de reactor –llamado de neutrones rápidos porque no se modera la velocidad de los neutrones que se producen en la fisión- cuyo combustible no es U-235 sino plutonio (Pu-239), material que se diferencia del primero en que no necesita que se frenen los neutrones para que le produzcan fisión. El corazón de un reactor de neutrones rápidos está cargado de Pu-239 rodeado de uranio “casi natural”, con escasa presencia de U-235, y se comporta como la piedra filosofal de los alquimistas, pues no sólo “quema” el plutonio sino que los neutrones que son absorbidos por el U-238 lo transforman (transmutan) en plutonio ¡que se convierte casi por arte de magia en combustible útil!

El resultado es sorprendente, cuando se abre el reactor hay mas plutonio de lo que pusimos inicialmente, a pesar de que es el combustible que se está utilizando.

¿Y los residuos de esta tecnología? Sólo los productos de la fisión (los 700 kg) anuales que pueden ser tratados convenientemente sin problema alguno.

Esta tecnología implica que todo el uranio se convierta en combustible potencial, por lo que las reservas de este mineral se harían, en la práctica ilimitadas. De hecho sería tan poco el uranio necesario que podría obtenerse del mar –fuente inagotable porque se recarga por los cauces de los ríos que desembocan en él- lo cual, ahora sí ...

.... nos permitiría asegurar que la energía nuclear es renovable.

Ese es el camino que debemos marcar a esta tecnología, los reactores de neutrones rápidos, el reprocesado de los residuos y la correcta gestión de los escasos –y peligrosos- residuos.

Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.

9 comentarios:

feluky dijo...

Lo que no debes de haber sufrido en estas vacaciones, porque solo llegar, te has desahogado bien. Que duro estar viendo el mar, lleno de crema, con la arena repegandose, un calor asfixiante, todos los días pescaditos fritos, muchas cervezas. En fin que duro es ser Guiri, y sin poder soltar lo de las nucleares, que imagino dentro de tu cabeza fisionando una neurona con otra dale que dale, generando mas y mas neuronas, conectadas entre si. Diciendo o Posteo o comienza una reacción en cadena.

Bueno saludos y bien vuelto a la tarea.

Abrazos.

Helios dijo...

Amigo feluki me has debido leer el pensamiento. Cuando me encontraba allá, en alguno de los escasos chiringuitos que quedan y pedía una cerveza, no lo hacía para que mi sudoroso cuerpo reviviese con aquel elixir helado, sino para poder observar cómo las burbujas, a modo de neutrones rápidos, eran moderados por el líquido elemento antes de ser absorbidos por la superficie.

¡Comenzamos en la brecha!

Un abrazo

andres dijo...

Esos son los trabajo de verano de los alumnos, feluky, no te engañes, no se puede estar en la playa y pensando...

Ha venido dando caña este Helios, no dejando blog con cabezas...

Helios, y España ¿está por la labor? ¿y zapatero qué planes tendrá? ¿Se potencia esta investigación lo suficiente?

Ana dijo...

Pensaba que en este blog se defendían las renovables y no la energía nuclear.

Helios dijo...

Andrés si queremos modificar lo que no nos gusta, la acción es precisa en todos los frentes y más que en ninguno en el medioambiental.

En España no se fomenta en absoluto la investigación básica, no ya en reactores de regeneración, como imaginarás, sino en ningún otro frente. Para que te hagas una idea, España -la UPM- fue pionera en los 80 en la investigación -casi mundial- de concentración fotovoltaica, auténtica piedra filosofal de la fotovoltaica y sabes quien lo pagó? El Corte Inglés ¡!

Ana, este portal es de un enamorado de la energía solar que sobre todo lucha contra el despilfarro energético y el envenenamiento del planeta, y en mi opinión, en esa lucha, puede jugar un papel importanta la energía nuclear.

Saludos

andres, el bueno... dijo...

Una aclaración Helios: cuando hablamos de 700 kg de residuos, cuesta imaginárselo, pero podríamos estar hablando, dada la densidad del plutonio de 19,8...
de un trolley de esos de viaje(35 l) ¿no?

Helios dijo...

Andrés el plutonio -que no existe en la naturaleza- es justamente el "residuo" que persiguen algunos en sus programas nucleares civiles porque es el combustible de la bomba atómica -¿te suena Irán?-

Los 200 y pico kg cabrían en una maleta ... claro que la debería llevar Hércules.

Saludos

Amigo de la Dialéctica dijo...

Hola amigo Helios:

Muy buen post. Esperemos reciclar todo lo posible, la energía nuclear también. Aunque la mejor recomendación es la que tu haces, el mejor no consumir para así no tener que reciclar.

Helios, qué te parece el reactor de transmutación de residuos: "El Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) ya tiene diseñado un pequeño reactor nuclear cuya finalidad no es generar energía, sino transformar los residuos radiactivos en elementos estables (no radiactivos)."

Recibe un muy fuerte abrazote amigo.

Helios dijo...

Amigo Javier, me alegra verte por esta tu casa.

¡Qué me va a parecer, muy buena iniciativa de ese magnífico centro PÚBLICO de investigación español!

Se basa en principios compartidos con los reactores de neutrones rápidos, esto es, el bombardeo con neutrones de un núcleo atómico para convertirlo en otro, la piedra filosofal de los alquimistas, el principio de generación de materia pesada en el corazón de las estrellas y la clave para que algún día tengamos fusión, pues el tririo se obtendría mediante la transmutación de litio.

En Francia llegó a estar operativo uno de estos reactores, el Superphoenix, que con las limitaciones de un primer prototipo pseudocomercial, mostró que se está cerca si la voluntad existiese.

El futuro está delante de nosotros, sólo hay que tomar el camino adecuado.

Un abrazo amigo.