Obras de la central nuclear
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Las centrales nucleares son un tipo de central eléctrica que utiliza el proceso de fisión nuclear para generar electricidad. Para ello utilizan reactores nucleares combinados con el ciclo Rankine, en el que el calor generado por el reactor convierte el agua en vapor, que hace girar una turbina y un generador. La energía nuclear proporciona al mundo alrededor del 11% de su electricidad total, siendo los mayores productores Estados Unidos y Francia[1].
Aparte de la fuente de calor, las centrales nucleares son muy similares a las de carbón. Sin embargo, requieren medidas de seguridad diferentes, ya que el uso de combustible nuclear tiene propiedades muy distintas a las del carbón u otros combustibles fósiles. Obtienen su energía térmica de la división de los núcleos de los átomos en el núcleo de su reactor, siendo el uranio la elección dominante de combustible en el mundo actual. El torio también tiene un uso potencial en la producción de energía nuclear, aunque actualmente no se utiliza. A continuación se muestra el funcionamiento básico de una central de agua en ebullición, que muestra los numerosos componentes de una central, junto con la generación de electricidad.
Centrales nucleares en el mundo
En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. La fisión tiene lugar en el interior del reactor de una central nuclear. En el centro del reactor se encuentra el núcleo, que contiene combustible de uranio.
El combustible de uranio se forma en pastillas cerámicas. Cada pastilla de cerámica produce aproximadamente la misma cantidad de energía que 150 galones de petróleo. Estas pastillas ricas en energía se apilan de extremo a extremo en barras de combustible metálicas de 12 pies. Un haz de barras de combustible, algunas con cientos de barras, se denomina elemento combustible. El núcleo de un reactor contiene muchos elementos combustibles.
El calor producido durante la fisión nuclear en el núcleo del reactor se utiliza para hervir el agua y convertirla en vapor, que hace girar las palas de una turbina de vapor. Al girar, los álabes de la turbina accionan generadores que producen electricidad. Las centrales nucleares vuelven a enfriar el vapor en agua en una estructura independiente de la central denominada torre de refrigeración, o utilizan agua de estanques, ríos u océanos. El agua enfriada se reutiliza para producir vapor.
Los reactores nucleares de Estados Unidos pueden tener grandes cúpulas de hormigón que los cubren, necesarias para contener las emisiones accidentales de radiación. No todas las centrales nucleares tienen torres de refrigeración. Algunas centrales nucleares utilizan agua de lagos, ríos u océanos para su refrigeración.
Ensayo sobre energía nuclear
La energía nuclear es una importante fuente de electricidad de bajas emisiones, que proporciona alrededor del 10% de la generación mundial de electricidad. En los países en los que está aceptada, puede complementar a las energías renovables en la reducción de las emisiones del sector eléctrico, al tiempo que contribuye a la seguridad eléctrica como fuente de energía despachable. También puede producir calor e hidrógeno con bajas emisiones. Es necesario redoblar los esfuerzos para que la energía nuclear se ajuste al escenario de emisiones netas cero para 2050. Las ampliaciones de la vida útil de las centrales nucleares existentes son una de las fuentes más rentables de electricidad de bajas emisiones, pero se necesitan más medidas para aprovechar plenamente estas oportunidades. Un esfuerzo adicional para apoyar la innovación en la energía nuclear, incluidos los reactores modulares pequeños, ayudará a ampliar la gama de opciones de bajas emisiones y a ensanchar el camino hacia la energía neta cero.
La energía nuclear forma parte del suministro eléctrico desde hace más de 50 años, y durante ese periodo ha evitado alrededor de 66 Gt de emisiones de CO2 en todo el mundo al reducir la necesidad de carbón, gas natural y petróleo. Sin la energía nuclear, las emisiones de CO2 del sector eléctrico en las economías avanzadas habrían sido un 20% superiores en los últimos 50 años, encabezadas por Estados Unidos y la Unión Europea. Las economías emergentes y en desarrollo han experimentado recientemente un fuerte crecimiento de la energía nuclear, encabezadas por China y la India, contribuyendo a reducir unas 9 Gt de emisiones hasta la fecha.
Historia de la energía nuclear
La producción de calor nuclear se obtiene a partir de la fisión de combustibles nucleares en reactores nucleares. Este calor se utiliza posteriormente para la producción de electricidad. El calor restante (aproximadamente 2/3 del total) se pierde principalmente, salvo una parte muy pequeña que se utiliza para la agricultura y la calefacción urbana. La producción total de calor nuclear en la UE en 2021 fue de 186 663 miles de toneladas equivalentes de petróleo (tep), lo que supone un descenso del 10,4 % respecto a 2012 y un aumento del 6,6 % respecto a 2020.
El principal uso del calor nuclear es la producción de electricidad. La producción bruta de electricidad a partir de centrales nucleares en la UE en 2021 ascendió a 731 701 GWh, lo que representa un aumento del 7,0 % en comparación con 2020. En el periodo comprendido entre 1990 y 2021 pueden distinguirse dos tendencias diferentes. Entre 1990 y 2004, la cantidad total de electricidad producida en instalaciones nucleares de la UE aumentó un 26,9 %, alcanzando un máximo de 928 438 GWh en 2004, debido al aumento del número de reactores en funcionamiento. Entre 2004 y 2006, la producción total de energía nuclear en la UE se estabilizó, antes de disminuir un 20,0 % entre 2006 y 2021, debido sobre todo a una fuerte caída de alrededor del 58,7 % de la producción nuclear en Alemania (véase el cuadro 2).