El documento describe los debates en torno al uso de la energía nuclear, incluyendo sus beneficios como fuente de energía limpia y sus riesgos para la salud y el medio ambiente. Explica que varios países como Francia, China y el Reino Unido han mostrado apoyo a la energía nuclear, mientras que el accidente nuclear de Fukushima en Japón generó nuevas preocupaciones sobre la seguridad. También proporciona detalles sobre los componentes clave de un reactor nuclear y los diferentes tipos de reactores.

1. GARCIA CARDENAS JUAN C. GESTION TECNOLOGIA EMPRESARIAL CENTRAL NUCLEAR UNI - 2011 - I Profesores: Ing. ALFREDO VASQUEZ

2. En los últimos años el planeta ha venido sufriendo distintos cambios, entre ellos el cambio climático. Está afectando la vida no sólo de las personas, sino también de ecosistemas, plantas, animales, y poniendo en grave riesgo la biodiversidad. Como es sabido, los gases de efecto invernadero, principalmente el CO2 como residuo de los combustibles fósiles utilizados para actividades humanas, es uno de los principales contribuyentes al cambio climático. Debido a esto, se ha planteado la necesidad de la creación y utilización de formas de energía más limpias y más sustentables. Una de ellas es la energía nuclear, que a pesar de ser considerada una fuente alternativa, está en medio de un debate debido a las connotaciones negativas que se le dan debido a su uso como arma de destrucción masiva y a su relación con enfermedades como el cáncer.

3. El tema “nuclear” es bastante polémico, pues es considerado un instrumento de avance, tecnología y bienestar, pero al mismo tiempo es considerado un potente destructor. El debate sobre el uso de la energía nuclear gira en torno a su alta inseguridad con respecto al medio ambiente por la radiación y los desechos radiactivos de alta actividad, así como la inestabilidad del reactor de Fukushima tras aumentar los niveles de radiacion. Otro punto de debate importante gira en torno a la necesidad de uranio para su producción

4. Una central nuclear es una central termoeléctrica en la que actúa como caldera un reactor nuclear. La energía térmica se origina por las reacciones nucleares de fisión en el combustible nuclear formado por un compuesto de uranio. El combustible nuclear se encuentra en el interior de una vasija herméticamente cerrada, junto con un sistema de control de la reacción nuclear y un fluido refrigerante, constituyendo lo que se llama un reactor nuclear. El calor generado en el combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante se emplea para producir vapor de agua, que acciona el conjunto turbina-alternador, generando la energía eléctrica.

5. La central se ha realizado con un diseño específico que prevé estructuras civiles adecuadas, sistemas duplicados que responden al fallo previsto de uno de ellos y coeficientes de sobredimensionamiento para resistir el sismo máximo esperable, proteger contra las radiaciones ionizantes, prevenir los accidentes posibles y mitigar sus consecuencias. Por este motivo, los edificios de una central nuclear en comparación con una convencional de similar potencia son mucho más robustos y más grandes para alojar los sistemas redundantes instalados.

7. El mapa de la energía nuclear en el mundo muestra que para el 10 de marzo de 2011 están operativos 442 reactores nucleares con una capacidad instalada neta de 375.001 megavatios, según el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) de Naciones Unidas. Según el Sistema de Información de Reactores de Energía (PRIS) del OIEA, otras 65 plantas están actualmente en etapa de construcción. Los 442 reactores están repartidos en 29 países, y a la cabeza está Estados Unidos con 104. Sin embargo, el país con mayor dependencia de la energía nuclear y que posee la mayor cantidad de reactores en relación a su población es Francia, que cuenta con 58. En 2008, las centrales francesas generaron 419,8 teravatios por hora, que cubrieron el 76,2% de las necesidades energéticas del país.

9. A lo largo de las últimas décadas diferentes países, sobre todo europeos, han mostrado una postura favorable en relación al uso de la energía nuclear. Uno de éstos es Francia, que desde los años 50 del siglo pasado se convirtió en un importante promotor de la energía nuclear como apuesta energética. Francia es uno de los diez mayores consumidores de energía nuclear a nivel mundial y el segundo en la Unión Europea. Además es el mayor productor de energía nuclear y tiene el segundo lugar en capacidad nuclear instalada. El 80% de su energía eléctrica proviene de las 59 centrales instaladas y el gobierno está planeando la construcción de un reactor de cuarta generación en la región de Flamanvillese capaz de generar mil 600 megavatios, del cual se espera que comience a operar en el año 2012 .

10. China también ha reafirmado su postura frente a la energía nuclear al revelar sus planes de expandir su número de plantas: planea construir entre 30 y 50 nuevas plantas nucleares antes del año 2020, para atender la gran demanda de energía por parte de su creciente población y del dinámico desarrollo que está experimentando su economía. Actualmente cuenta con nueve reactores que proporcionan el 2,3% del suministro energético del país, el que esperan incrementar con la apertura de las nuevas plantas. China es actualmente el país con las mayores emisiones de dióxido de carbono, desbancando a Estados Unidos, que ocupó este lugar por largo tiempo.

11. Gran Bretaña, primer país en construir una planta nuclear en Europa, hizo una declaración histórica al anunciar en enero de este año que el gobierno decidió crear una nueva generación de plantas nucleares, ampliando de esta manera su sector nuclear. Esta decisión de Gran Bretaña va de acuerdo con la postura de países como Francia, Finlandia, Bulgaria, Rumania y Eslovaquia, así como otros países del continente europeo, de alcanzar los objetivos de bajas emisiones de carbón a través del uso de energía nuclear. Fuera de Europa, el principal impulsor es Estados Unidos, país que obtiene el 20% de su energía eléctrica de plantas nucleares. En noviembre del año 2000, el presidente George W. Bush anunció la construcción de cien nuevas centrales térmicas y nucleares, y mencionó la necesidad de relanzar la energía nuclear. Además de los países mencionados, algunos otros países que obtienen su energía eléctrica de la nuclear son Bélgica el 60%, Suecia el 42%, Suiza el 39% y España el 37%.

12. Japón, que afronta tras el devastador terremoto del viernes 11 de marzo una crisis nuclear en su planta de Fukushima Daiichi , tiene 54 reactores actualmente operativos, más dos en construcción. La planta nipona de Fukushima Daiichi, a 270 kilómetros al noreste de Tokio, donde tres de los seis reactores resultaron dañados tras fallar el sistema de refrigeración a raíz , tiene una potencia instalada de 4.700 megavatios y es una de las 25 más grandes del mundo. Según el informe del OIEA, los 54 reactores operativos en Japón abastecieron el 24,9% de la electricidad usada por los nipones en 2008, mientras que en Estados Unidos ese porcentaje fue del 19,7%.

13. España aparece en la lista del OIEA con ocho reactores operativos, de una potencia conjunta de 7.514 megavatios, que en 2008 generaron una media de 56,5 teravatios/hora, equivalente al 18,3% de la electricidad producida en el país. Las plantas son las de Santa María de Garoña; Almaraz I y Almaraz II; Ascó I y Ascó II, Cofrentes, Vandellós II y Trillo.

14. En América Latina, los países con plantas nucleares son: Argentina, con las centrales Atucha I y El Embalse, más una en construcción (Atucha II); Brasil con las plantas de, Angra-1 y 2, situadas en la región costera de Angra dos Reis, a 180 km al oeste de Río de Janeiro. Ya se ha aprobado la construcción de Angra 3; y México, con las plantas de Laguna Verde I y II. Así, la energía nuclear generada en territorio nacional supuso en 2008 para los argentinos el 6,2% del suministro eléctrico, porcentaje que fue del 4% para los mexicanos y del 3,1% para los brasileños.

17. Un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones de fisión en cadena, con los medios adecuados para extraer el calor generado. el calor. Elementos de un reactor combustible , formado por un material fisionable, generalmente un compuestro de uranio, en el que tienen lugar las reacciones de fisión, y por tantro, es la fuente de generación del calor. El moderador , que hace disminuir la velocidad de los neutrones rápidos, llevándolos a neutrones lentos o térmicos. Este elemento no existe en los reactores denominados rápidos. Se emplean como materiales moderadores el agua , el grafito y el agua pesada. El refrigerante , que extrae el calor generado por el combustible del reactor. Generalmente se usan refrigerantes líquidos, como el agua ligera y el agua pesada, o gases como el anhídrido carbónico y el helio.

18. El reflector , que permite reducir el escape de neutrones de la zona del combustible, y por tanto disponer de más neutrones para la reacción en cadena. Los materiales usados como reflectores son el agua, el grafito y el agua pesada. Los elementos de control , que actúan como absorbentes de neutrones, permiten controlar en todo momento la población de neutrones, y por tanto, la reactividad del reactor, haciendo que sea crítico durante su funcionamiento, y subcrítico durante las paradas. Los elementos de control tienen formas de barras, aunque también pueden encontrarse diluido en el refrigerante. El blindaje , que evita el escape de radiación gamma y de neutrones del reactor. Los materiales usados como blindaje son el hormigón, el agua y el plomo.

19. Reactor de agua a presión (PWR) , que emplea agua ligera como moderador y refrigerante; óxido de uranio enriquecido como combustible. El refrigerante circula a una presión tal que el agua no alcanza la ebullición, y extrae el calor del reactor, que después lleva a un intercambiador de calor, donde se genera el vapor que alimenta a la turbina. Reactor de agua en ebullición (BWR) , que emplea elementos similares al anterior, pero ahora el refrigerante, al trabajar a menor presión, alcanza la temperatura de ebullición al pasar por el núcleo del reactor, y parte del líquido se transforma en vapor, el cual una vez separado de aquél y reducido su contenido de humedad, se conduce hacia la turbina sin necesidad de emplear el generador de vapor.

20. Reactor de agua pesada (HWR) , que emplea agua pesada como moderador. Existen versiones en las que el refrigerante es agua pesada a presión, o agua pesada en ebullición. Puede emplear uranio natural o ligeramnte enriquecido como combustible. Reactor de grafito-gas . Este tipo de reactores usan grafito como moderador y CO 2 como refrigerante. Mientras que los primeros reactores de este tipo emplearon uranio natural en forma metálica, los actuales denominados avanzados de gas (AGR) utilizan óxido de uranio enriquecido; y los denominados reactores de alta temperatura (HTGR), usan helio como refrigerante. Reactor de agua en ebullición (RBMK) , moderado por grafito, desarrollado en la Unión Soviética, que consiste en un reactor moderado por grafito, con uranio enriquecido, y refrigerado por agua en ebullición. Este tipo de reactores no se han empleado en Europa occidental.

23. En este esquema se observan las tres partes de una central nuclear tipo: Circuito Primario, (Edificio del Reactor) Circuito Secundario, (Generación de electricidad) Circuito de Refrigeración

24. El circuito primario es estanco y está formado por la vasija del reactor que contiene el núcleo, el presionador y tres lazos. Cada uno incorpora un generador de vapor y una bomba principal. El agua desminerilzada que circula por su interior toma el calor producido en el reactor por la fisión nuclear y lo transporta hasta el generador de vapor. En él, un segundo flujo de agua independiente del primero, absorbe el calor a través de su contacto exterior con las tuberias por las que circula el agua desminerilazada del circuito primario. Por fin, dicho fluido retorna a la vasija del reactor tras ser impulsado por las bombas principales.

25. En el circuito secundario, el vapor producido en los generadores se conduce al foco frío o condensador, a través de la turbina que transforma la energía térmica (calor) en energía mecánica. La rotación de los álabes de la turbina acciona directamente el alternador de la central y produce energía eléctrica. El vapor de agua que sale de la turbina pasa a estado líquido en el condensador, retornando, mediante el concurso de las bombas de condensado, al generador de vapor para reiniciar el ciclo.

27. Mediante un caudal de agua de 44.600 kg/s aportado por un tercer circuito semiabierto, denominado "Sistema de Circulación", se realiza la refrigeración del condensador. Este sistema consta de dos torres de refrigeración de tiro natural, un canal de recogida del agua y las correspondientes bombas de impulsión para la refrigeración del condensador y elevación del agua a las torres. El caudal de agua evaporado por la torre es restituido a partir de la toma de agua en un azud de un río próximo.

29. Las salvaguardias técnicas deben mantener las siguientes funciones vitales deducidas del objetivo principal de la seguridad nuclear. El control de la Reacción Nuclear La refrigeración del Reactor. Junto con otras medidas pasivas e intrínsecas, los sistemas de seguridad responden ante la indisponibilidad y fallos de los sistemas principales, así como a los posibles transitorios de operación. En el "esquema simplificado" se indican los principales sistemas que salvaguardan la refrigeración del Reactor y una síntesis de su funcionamiento. Cerca de un centenar de sistemas prestan funciones de soporte a esta función y en su caso complementan el cumplimiento del objetivo de seguridad nuclear.

31. El sistema asegura la refrigeración del Reactor Nuclear, en el supuesto de pérdida de la capacidad de refrigeración del Reactor por fallo o rotura del circuito Primario, y la evacuación del calor residual producido por los productos de fisión existentes en el núcleo del Reactor tras su parada. El sistema inyecta agua directamente en la Vasija a presión, que contiene el núcleo, de forma que asegura su refrigeración hasta que alcance un estado de parada segura (temperatura fría). El agua derramada del dañado circuito Primario es recogida en el sumidero del recinto de Contención y recirculada para volver a ser inyectada en la vasija, (circuito primario de emergencia).

32. Actúa ante la pérdida de la capacidad de refrigeración a través del circuito Secundario y cuando un suceso exterior a la Central cuestiona la refrigeración del Reactor. El sistema asegura que el generador de vapor mantiene su función de transferir el calor del sistema de refrigeración del reactor, durante el tiempo que transcurra desde la detención del Reactor hasta que alcance el estado de parada fría. El sistema actúa directamente sobre el generador de vapor inyectándole agua proveniente de los depósitos localizados en el llamado edificio de alimentación de emergencia. Cuatro grupos diesel acoplados a generadores eléctricos garantizan el abastecimiento.

34. La energía nuclear tiene pocos impactos ambientales y en los casos en que se han dado, han sido superados tecnológicamente.El uso de energía nuclear disminuye las emisiones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero emitidos como residuo del uso de combustibles fósiles, por lo que contribuye a la lucha contra el calentamiento global. Fuentes de energía renovables como la hidroeléctrica, solar, de viento o la geotérmica, tienen altos costos de inversión, y conllevan a consecuencias para el medio ambiente, como los residuos de metales usados para los sistemas o los solventes utilizados para su funcionamiento.

35. La incertidumbre que la rodea y el miedo que ocasiona en las personas por su relación con armas de destrucción masiva. Se requiere uranio enriquecido como combustible para su funcionamiento. Aumentaría el riesgo de proliferación de armas, pues permiten obtener más material fisible para la construcción de bombas nucleares. Por último, existe la desventaja de que el plutonio es excesivamente tóxico: la ingestión de tan sólo una millonésima de plutonio es capaz de producir un cáncer mortal Intereses economicos.

36. El problema de los residuos radiactivos de alta actividad, pues aún no existe una solución definitiva para su gestión o eliminación, y cuya radioactividad puede durar por miles de años. Por su grado de peligrosidad los residuos se clasifican en alta, media y baja actividad. Los residuos de alta actividad son uno % del total y contienen el 95% de la radiactividad, lo que los hace más peligrosos. Los residuos de media y baja actividad son menos peligrosos, pero tienen un volumen mucho.

37. Las alternativas más viables plantean el enterramiento o el almacenamiento en superficie; cada una de estas alternativas tiene sus ventajas y desventajas. El enterramiento consiste en depositar los residuos en cementerios a cientos de metros de profundidad, en formaciones geológicas estables e impermeables. Esta alternativa tiene varias desventajas y riesgos; en primer lugar existe el riesgo de que se de una evolución en la formación geológica donde se encuentran los residuos como una erupción volcánica o el contacto con corrientes de aguas subterráneas que puedan contaminarse.

38. La otra alternativa es el almacenamiento de los residuos en la superficie por un plazo indefinido de tiempo en contenedores especiales y con refrigeración especial. En este caso existe la ventaja de que los residuos son accesibles en caso de que apareciera una posible solución al problema y podrían ser recuperados para ser tratados. Además, tienen las ventajas de estar en supervisión continua, por lo que se pueden controlar más fácilmente y debido a que se concentran en la misma central, se evita el riesgo de la transportación. El inconveniente que este método representa es que los residuos están al alcance de las personas, y en caso de violaciones a la seguridad, podrían incluso usarse con fines bélicos o de terrorismo

39. Está comprobado que la radiación ionizante es capaz de modificar al ADN genómico, es decir, muta la secuencia base de los genes. Esto es lo que tradicionalmente se ha considerado la base de los efectos nocivos de la radiación en la salud. Los cánceres más comunes en las áreas contaminadas o cercanas a la contaminación son los siguientes: Cáncer de tiroides, leucemia, sistema cardiovascular, sistema hormonal y endocrino, envejecimiento prematuro, anomalías genéticas.

40. Recientemente se ha producido un interés renovado en la energía nuclear como solución al agotamiento de las reservas petrolíferas y al calentamiento global ya que la demanda de electricidad está incrementándose y la energía nuclear no genera directamente gases de efecto invernadero, en contraposición a las alternativas habituales tales como el carbón. Sin embargo, la minería, el proceso de uranio, el transporte de piezas y combustible, el desmantelamiento y tratamiento de los residuos sí implican emisiones de gases de efecto invernadero. Según la Asociación Nuclear Mundial las emisiones que proceden del ciclo completo de la vida de una central nuclear son comparables a las de la energía eólica y mucho menores que cualquier otro sistema de generación de electricidad.

41. También se aduce que los reactores nucleares, así como otros tipos de plantas de energía, elevan la temperatura de los ríos que se utilizan como refrigeración, lo que supone un peligro para la salud de los peces en determinados ecosistemas. Esta amenaza se reduce mediante el uso de torres de refrigeracion, que se sitúan en lugares donde el calentamiento adicional se estima inaceptable.

42. Un argumento para los defensores de la energía nuclear es la economía energética. Los defensores de la energía nuclear afirman que se trata de una energía económicamente competitiva y un modo de producir energía amistoso con el entorno, en contraposición a los combustibles fósiles. También afirman que en algunos lugares, especialmente donde las minas de carbón están lejos de las plantas, la energía nuclear es más barata, aunque en otros casos es aproximadamente equivalente o más cara. Las mismas comparaciones pueden hacerse con el gas y con el petróleo.

43. A principios de los 90, creció la preocupación acerca de los efectos de las plantas de energía nuclear sobre el feto humano y en las personas de la zona y fuera de las zonas. Una encuesta de opinión llevada a cabo en 2003 en Gran Bretaña por MORI por cuenta de Greenpeace mostró un respaldo amplio a la energía eólica, con una mayoría a favor de poner fin a la energía nuclear en igualdad de costos. Como reacción se creó en abril de 2005, bajo la Energy Act 2004 , la Autoridad para el Desmantelamiento Nuclear (Nuclear Decommissioning Authority) (NDA) para garantizar que 20 emplazamientos nucleares británicos del sector público fueran desmantelados y descontaminados con seguridad y de forma que se protegiera el medio ambiente para las futuras generaciones.

44. En abril de 2005, los consejeros del Primer Ministro Británico Tony Blair sugirieron que la construcción de nuevas plantas de energía nuclear sería el mejor modo para cumplir con los objetivos nacionales de reducción de las emisiones de gases responsables del calentamiento global. El gobierno tiene un objetivo a corto plazo para recortar por debajo del 20% los niveles de 1997 y un recorte más ambicioso del 60% para 2050. Los críticos a la energía nuclear dicen que esta medida no ayudará a cumplir el objetivo de 2010, debido al largo período necesario para planificar, construir e instalar tales plantas de energía. No obstante, los que respaldan la idea dicen que la energía nuclear ayudará a cumplir el recorte del 60% para el 2050

45. El Gobierno británico finalmente ha anunciado la promulgación de una ley que permitirá la construcción de 10 nuevas centrales nucleares en el país por parte de las empresas privadas. John Hutton, ministro de Industria, explicó al Parlamento que ese tipo de instalaciones permitirá que Reino Unido contar con una matriz energética “más segura, diversificada y con menos emisiones deCO2”.

46. Desde hacía unos años, las empresas e industrias energéticas venían reclamando un cambio en la política británica en materia de centrales nucleares, pero los Gobiernos no habían logrado destrabar la situación debido a la oposición de los ambientalistas. Sin embargo, la necesidad de reducir las emisiones de gases de invernadero, fue modificando la situación hasta que se promulgó la ley que autoriza la instalaciones de las plantas atómicas.

47. Para 2016, 7 GW de los actuales 11 GW nucleares del Reino Unido deberán decomisionarse. Para 2023 habrá solamente una unidad nuclear funcionando (Sizewell B) produciendo alrededor de 1 GW de electricidad. Las obsoletas plantas que queman combustibles fósiles deberán cumplir con los parámetros de emisiones de la Unión Europea establecidos en la Directiva para Grandes Plantas de Combustión en 2015. Esto significa que Inglaterra perderá más de 10 GW de su potencial instalada actual y que otros 15 GW quedarán restringidos severamente hasta su cierre definitivo.

48. Hay que considerar que el consumo de energía a nivel mundial ha estado aumentando a un ritmo de entre el dos y el 2.5% anual; debido a esto, el cambio a cualquier modelo sería más sencillo si el consumo es moderado. Para evitar más daños al medio ambiente no sólo se debe sustituir una fuente de energía por otra, sino que se debe equilibrar la cantidad de consumo. Todas las fuentes de energía implican un impacto ambiental, en mayor o menor medida, ya sea en la forma de dióxido de carbono, residuos radiactivos capaces de contaminar por miles de años, provocar lluvias ácidas, etc. El modelo que se tome debe ser capaz de evitar los impactos más graves y de minimizar el resto. Además, debe posibilitar la generalización a nivel mundial de niveles de consumo admisibles, es decir, el modelo energético por el que se opte debe ser generalizado y sostenible.

49. Otro aspecto importante que se debe considerar es que la energía nuclear sólo es utilizada para generar energía eléctrica, la cual representa únicamente el 16% de la energía mundial, por lo que puede hacer muy poco para contribuir a la lucha contra el cambio climático. Debido a los diferentes inconvenientes ya abordados, sería difícil y arriesgado generalizar su uso. Por tanto, lo más conveniente sería optar por una combinación de energía más limpia que incorpore el uso más eficiente de los combustibles fósiles, de energía nuclear y de diferentes energías renovables ya existentes, como la energía solar, la eólica o la bioenergía, entre otras . Si el uso de energía nuclear se generalizara como única fuente de energía a nivel mundial, la cantidad de residuos radiactivos se incrementaría exponencialmente, lo que implicaría los riesgos y dificultades planteados anteriormente a un nivel global. Además se deben seguir buscando alternativas viables que estén libres de los problemas medioambientales y de seguridad implícitos tanto en la energía de carbón como en la de las plantas nucleares.