"Quiero hablar de un viaje que he estado haciendo, un viaje más allá de todas las fronteras conocidas..." James Cowan: "El sueño del cartógrafo", Península, 1997.

jueves, 2 de abril de 2009

Energia nuclear: fissió d’urani

Fuente: Toni Cassany

http://usuarios.lycos.es/terrados/tema6/CTMA_06_4.html

Energia nuclear: fissió d’urani

L'energia nuclear procedeix de reaccions de fissió o fusió d'àtoms en les quals s'alliberen gegantesques quantitats d'energia que s'usen per a produir electricitat. En 1956 es va engegar, a Anglaterra, la primera planta nuclear generadora d'electricitat per a ús comercial. En 1990 havia 420 reactors nuclears comercials en 25 països que produïen el 17% de l'electricitat del món.

En els anys cinquanta i seixanta aquesta forma de generar energia va ser acollida amb entusiasme, donat el poc combustible que consumia (amb un sol quilo d’urani es podia produir tanta energia com amb 1000 tones de carbó). Però ja en la dècada dels 70 i especialment en la dels 80 cada vegada va haver més veus que van alertar sobre els perills de la radiació, sobretot en cas d'accidents. El risc d'accident greu en una central nuclear bé construïda i manejada és molt baix, però alguns d'aquests accidents, especialment el de Txernòbil (1986) han fet que en molts països l'opinió pública majoritàriament s'haja oposat a la continuació o ampliació dels programes nuclears i considere l'energia nuclear en una font energètica problemàtica i controvertida. Així, de ser considerada panacea dels problemes energètics del món, s'ha convertit en el mètode més perillós i inadequat de produir energia. La construcció de centrals s'ha paralitzat a gairebé tots els països i, en l'actualitat, hi ha un debat obert sobre el seu futur. A més ha sorgit altre problema de difícil solució: el de l'emmagatzematge dels residus nuclears d'alta activitat.

El sistema més usat per a generar energia nuclear utilitza l’urani com combustible. En concret s'usa l’isòtop 235 de l’urani que és sotmès a fissió nuclear en els reactors. La fissió controlada de l'U235 allibera una gran quantitat d'energia que s'usa en la planta nuclear per a convertir aigua en vapor. Amb aquest vapor es mou una turbina que genera electricitat. El mineral de urani es troba en la naturalesa en quantitats limitades. És per tant un recurs no renovable. Sol trobar-se gairebé sempre al costat de roques sedimentarias. Hi ha dipòsits importants d'aquest mineral a Nord-Amèrica (27,4% de les reserves mundials), Àfrica (33%) i Austràlia (22,5%). El mineral de l’urani conté tres isòtops: U238 (99,28%), U235 (0,71%) i U234 (menys que el 0,01%). Atès que l'U235 es troba en una petita proporció, el mineral deu ser enriquit (purificat i refinatge), fins augmentar la concentració d'U235 a un 3%, fent-lo així útil per a la reacció. Més tard s'enriqueix pel fet d'afegir-hi plutoni-239 a fi de millorar la reacció de fissió, i així es fabriquen les barres de combustible que es faran servir als reactors

.

L’urani que es va a usar en el reactor es prepara en petites pastilles de dióxid d’urani d'uns mil·límetres, cadascuna de les quals conté l'energia equivalent a una tona de carbó. Aquestes pastilles es posen en varetes, d'uns 4 metres de llargària, que es reuneixen en grups d'unes 50 a 200 varetes. Un reactor nuclear típic pot contenir unes 250 d'aquestes agrupacions de varetes.
Una central nuclear té quatre parts:

1 El reactor en el qual es produeix la fissió
2 El generador de vapor en el qual la calor produïda per la fissió s'usa per a fer bullir aigua
3 La turbina que produeix electricitat amb l'energia continguda en el vapor
4 El condensador en el qual es refreda el vapor, convertint-lo en aigua líquida.

FUNCIONAMENT CENTRAL NUCLEAR (ANIMACIÓ EL PAIS)

A continuació analitzarem com funciona el reactor. Quan es divideix un nucli d'urani235, per l'impacte d'un neutró, en dos nuclis més lleugers s'allibera energia i neutrons més ràpids, que si xoquen amb nous nuclis d'urani provocaran, al seu torn, la fissió (ruptura) d'aquests. Així, doncs, ens trobem davant un bucle de realimentació positiva conegut com reacció en cadena, que si es produeix de manera molt ràpida dóna lloc a una explosió atòmica, com a conseqüència de la gran quantitat d'energia alliberada en molt poc temps. La reacció nuclear té lloc en el reactor, on són les agrupacions de varetes de combustible intercalades amb unes desenes de barres de control que estan fetes d'un material que absorbeix els neutrons. Introduint aquestes barres de control més o menys es controla el ritme de la fissió nuclear ajustant-lo a les necessitats de generació d'electricitat. Aquest material moderador serà aigua en un 75 per 100 dels reactors, grafit sòlid en un 20 per 100 o aigua pesant (D2O) en un 5 per 100.

Fig.8: Fissió de l'urani radioactiu

Fig. 7: Reacció nuclear en cadena

Per extraure la calor produïda per les reaccions nuclears existeixen diferents dissenys de reactors, dels quals el més comú és el refrigerat per aigua lleugera (H2O). Per seguretat, s'utilitzaran diversos circuits independents entre si, de manera que hi haja menys possibilitats que la radioactivitat surti fora del reactor. En el circuit primari d'aigua, aquesta s'escalfa per contacte amb el material radioactiu. Es troba confinat dins del vas principal del reactor. Aquest circuit forma un sistema tancat en el qual l'aigua circula sota pressió, perquè romanga líquida malgrat la temperatura que arriba a ser d'uns 293ºC.

Amb l'aigua del circuit primari s'escalfa altre circuit d'aigua, anomenat circuit de refrigeració secundari. L'aigua d'aquest circuit secundari es transforma en vapor a pressió que és conduït a una turbina. El gir de la turbina mou a un generador que és qui produeix el corrent elèctric.

Existeix un tercer circuit, destinat a liquar el vapor produït al secundari, l'aigua del qual entra i surt d'un dipòsit o riu exterior. L'aigua és refredada en torres de refredament, o per altres procediments.

Central nuclear de cofrents (País Valencià)

Impacte ambiental de l’energia nuclear

La construcció de plantes nuclears demana una inversió inicial molt elevada per a construir les infrastructures que les sostenten i perquè necessiten instal·lar les tecnologies més avançades del mercat. Generen impacte físic al medi en modificar les seves propietats durant la construcció de les instal·lacions, amb les consegüents alteracions del paisatge que provoquen l'aparició de contaminació estètica o visual. La seua producció energètica és molt més elevada que la de qualsevol altre tecnologia, però econòmicament, els costos de producció i manteniment poden equiparar-se amb metodologies molt més segures. No produeixen emissions atmosfèriques contaminants i els abocaments d'aigües residuals a la xarxa hídrica no són gaire significatius si el cicle de producció opera normalment. Tot i que no presente cap tipus de contaminació radioactiva, una central nuclear pot provocar impactes pel fet d'afectar el microclima de la zona, ja que el transforma en més càlid i humit. A més, l'aigua de refrigeració fa pujar la temperatura dels rius on va a parar, i pot alterar tèrmicament els ecosistemes confrontants.

No obstant, l'arribada al final del cicle de vida d'una planta nuclear genera un dels problemes ambientals amb més difícil solució: el desmantellament de la central i la gestió d'una sèrie de residus extremament perillosos degut a les seves propietats radioactives. L'urani i el plutoni utilitzats tenen un període de semidesintegració (T) d'entre 104 i 109 anys (més concretament, T(Pu239) = 24.400 anys; T(U235) = 710 x 106 anys; T(U238) = 4,51 x 109 anys). Això significa, que aquests residus hauran de mantenir-se aïllats durant massa temps i que el risc que arriben a contaminar l'ambient és massa elevat.

Per últim, no hem d'oblidar quan parlem de nuclears, les grans catàstrofes que han protagonitzat en les últimes dècades amb els greus efectes sobre la població i els diferents medis que actualment ningú ja no desconeix; la més coneguda per tots, Txernòbil, 1986.

Animació del diari el País

L’energia nuclear a l’Estat espanyol (1997)

Les centrals nuclears espanyoles s’agrupen bàsicament en tres generacions.

A la 1ª Generació pertanyen les centrals José Cabrera i Santa María de Garoña.
A la 2ª Generació pertanyen Almaraz, Ascó i Cofrents
A la 3ª Generació, Vandellós II i Trillo

La producción de energía eléctrica de las centrales nucleares ascendió en 1997 a 55.297 millones de kWh.

COMBUSTIBLE

CARBÓ

FUEL-OIL

NUCLEAR


Consum mitjà per Kw/hora

380 gr

230 gr.

4,12 mg. Urani

Consum Anual

2,5 milions de tones

1,52 milions de tones

27,2 tones

Transport anual

66 vaixells de 35.000 tones o 23.000 vagons de 100 tones

5 petroliers de 300.000 tones + oleoductes

3 ó 4 camions

CO 2 , milions de tones

7,8

4,7

cero

SO 2 , tones

39.800

91.000

cero

NO 2 , tones

9.450

6.400

cero

Cendres de filtres, tones

6.000

1.650

cero

Escòries, tones

69.000

despreciables

cero

Cendres en suspensió,

377.000 tones

cero

cero

Radiació: gasos, Curis/any

0,02-6

0,001

1,85

Radiació: líquid, Curis/any

cero

cero

0,1

Radiació: sòlids

despreciable

cero

13,5 m 3 ,(alta)

493 m 3 , (mitjana i baixa)

Lectura: 10 raons per a tancar les centrals nuclears

I. Contaminació radiactiva quotidiana

Fins i tot si poguessin funcionar sense accidents ni incidents de cap tipus, qualsevol central nuclear emet isòtops radioactius tant a l'atmosfera, com al cabal d'aigua que la refrigera. I totes les activitats relacionades amb el cicle de la indústria nuclear, des de la mineria al reactor i les plantes dereprocessament generen importants dosis de contaminació radiactiva

II. Residus

L'ús de la fissió nuclear com combustible per a la generació tèrmica d'electricitat produeix una gran quantitat de deixalles radioactives radioactius (una central de 1000 MW genera anualment unes 25 tones de material irradiat, entre elles 200 kg. de plutoni ), la seva radioactivitat dels quals decaurà considerablement només després de diversos segles si no mil·lennis.

III. Riscos

La perillositat de la indústria nuclear, i l'estreta unió que sempre ha tingut amb els usos militars (amb uns quilograms de plutoni és relativament fàcil fabricar una bomba de 20 a 30 megatones ), la converteixen en una activitat d'altíssim risc, fins i tot en l'utòpic supòsit d'un funcionament tecnològicament perfecte. Tot l'entorn on se situen es veu directament afectat per les conseqüències que podrien derivar-se tant d'un desastre natural (sismes, per exemple) com d'un acte deliberat de sabotatge o destrucció de caràcter bèl·lic o colpista.

IV. Proliferació d'armament nuclear

L'activitat de la indústria nuclear ha alimentat i facilitat la d'armes nuclears, a partir dels residus de les centrals.

V. Accidents

Als riscos inherents al funcionament normal de la indústria nuclear s'afegeixen els quals es deriven de qualsevol error, fallada o imprevist de caràcter mecànic o humà. Els promotorsde la indústria nuclear van pretendre fa anys que aquesta podria reduir tals avatars fins valors menyspreables. Trenta anys d'història han demostrat com d' absurda era aquella presumpció. Els costos econòmics de la catàstrofe de Txernòbil són encara incalculables, encara que algunes fonts oficials han parlat de xifres -50 BILIONS de pessetes- superiors a les del PIB de l'estat espanyol. Va causar la mort immediata de 31 persones, mig milió de mares i nens van haver de ser evacuats, la contaminació va obligar a abandonar dues ciutats industrials, deurà restringir-se l'accés a una zona de 30 km al voltant de la central durant un temps indefinit, més de 100.000 persones han hagut d'emigrar definitivament,una quarta part de la superfície conreada de Bielorússia quedarà improductiva durant més de mig segle, un milió de persones han quedat afectades per radiacions d'alt nivell, el nombre probable de càncers induïts es calcula segons alguns científics AL MIG MILIÓ...

VI. Durada de les centrals

Les pròpies centrals nuclears es convertiran en immensos residus una vegada esgotada la seva vida útil, de vint a trenta anys.

VII. L'urani és un recurs limitat

La generació nuclear d'electricitat té els anys contats perquè les reserves mundials aprofitables d'urani són molt limitades.

VIII. Negoci ruinós

La generació nuclear d'electricitat és un negoci ruinós una vegada es té en compte les exigències de seguretat en les centrals nuclears, la gestió dels residus i la realització de previsions realistes de la demanda d'energia elèctrica. En Espanya, el deute heretat pel sector nuclear es xifra en voltant de 4'5 bilions de pessetes No patiu, el paguem tots els mesos en el rebut de la llum!. En EUA, des de 1978 no ha hagut cap nou encàrrec i s'han cancel·lat més de 100 reactors la construcció del qual estava en marxa.

IX. Existeixen alternatives

La renúncia a utilitzar la fissió nuclear com font d'energia és econòmicament viable si ensencaminem cap a altre model energètic basat en l'EFICIÈNCIA, l'ESTALVI i la DIVERSIFICACIÓ de les fonts d'energia. Avui en dia, a pesar de la escasa atenció dels estats en relació al seu interès social i ecològic, ja és possible substituir una central nuclear de 1000 MW per panells solars, o per cogeneradors de gas, o un millor aïllament tèrmic, o per equipaments més eficients.

X. Energia antidemocràtica

La imposició de l'opció energètica nuclear ha estat des del començament una història anti democràtica. Els perills i els costos que aquesta opció ha comportat mai haurien estat confirmats per la majoria dels ciutadans i ciutadanes si se'ls hagués consultat directament després d'un debat lliure i transparent. Les implicacions militars, el gegantisme i la centralizació han determinat que la forma habitual d'actuar haja estat, en general, el SECRETISME i la MANIPULACIÓ. En canvi, les decisions de rebutjar i abandonar la generació nuclear d'electricitat han estat sempre profundament democràtiques, basades en l'exercici real de la sobirania popular, i sovint amb la participació directa dels ciutadans, després d'un ampli i transparent debat nacional. Els referends d'Àustria en 1978 i Itàlia en 1987 són bon exemple d'això.