3.1 Energia nuclear

Energia nuclear

L'energia nuclear és l'energia de lligam que uneix les partícules que formen el nucli dels àtoms de cada element químic i que s'obté en modificar aquests nuclis per mitjà de certes reaccions nuclears. Una reacció nuclear és aquella en que el nucli atòmic d'un element resulta modificat dividint-se en dos o més fragments (fissió), o bé unint-se a un segon nucli (fusió). Alguns d'aquests processos es donen espontàniament a la natura en alguns nucleids, i de vegades poden provocar-se mitjançant tècniques com ara el bombardeig de neutrons. La principal característica d'aquesta font d'energia és l'alta quantitat d'energia que pot alliberar per unitat de massa del combustible utilitzat en comparació amb qualsevol altra emprada per l'ésser humà.    

Hi ha dues formes diferents d'obtenir energia nuclear: la fissió nuclear, en la qual un nucli atòmic es trenca en dos o més fragments (emetent també neutrons, fotons i d'altres partícules), i la fusió nuclear, en la qual dos nuclis atòmics s'uneixen per a donar lloc a un de més pesant (acompanyada també de l'emissió de radiació).

Totes les formes de generació d'energia nuclear generen residus de diversos tipus. Els que són propis únicament de processos nuclears són els residus nuclears, que són radioactius. Aquests residus es classifiquen segons la seva perillositat en residus d'alta, de mitja, de baixa i de molt baixa activitat. Els residus radioactius es tracten de manera diferent de tots els altres i és il·legal llençar-los a papereres ni contenidors no específics per a ells. A Espanya la gestió de residus radioactius està al càrrec de l'empresa pública Empresa Nacional de Residuos SA (ENRESA). A Europa existeix un consorci europeu d'investigació i gestió de residus radioactius que s'anomena Cassiopée.

A Espanya la gestió de residus radioactius està al càrrec de l'empresa pública Empresa Nacional de Residuos, SA, ENRESA. Aquesta empresa, segons la legislació vigent a Espanya, tracta de manera diferent dos grups de residus radioactius, d'una banda els d'alta activitat i d'una altra els de baixa i mitjana activitat. Els de molt baixa activitat es consideren una subcategoria dins dels de baixa i mitjana activitat.

La legislació espanyola considera que els d'alta activitat són els que emeten calor i que tenen emissors de radioactivitat de vida "llarga", de milers d'anys, i els de baixa i mitja activitat són els que tenen elements amb períodes de semidesintegració menors de trenta anys i que emeten radiació beta o gamma. Els de baixa i mitjana activitat poden contenir una quantitat limitada d'emissors alfa de vida llarga.

Els costos econòmics estatals a Espanya per a la gestió de residus radioactius de tot el període comprés entre 1985 i 2005, incloent les etapes prèvies, com el transport o els programes per a la minimització de residus, les activitats de recolzament a la gestió i les etapes prèvies, el reprocessat, l'emmagatzematge temporal i les assignacions a ajuntaments, per exemple al de El Cabril, a Còrdova, on hi ha l'únic magatzem final, va ser de 1.983.129 k€. Si afegim els costos menys directes, com el de clausura de centrals nuclears i d'altres instal·lacions, intervencions especials i d'emergències, investigació i desenvolupament i estructural, el total en aquests vint anys va pujar a 3.138.144 k€. En canvi, si només considerem el nucli de la gestió, o gestió final dels residus radioactius no especials, el cost va ser de 375.954 k€. Aquests costos es financen per mitjà de les tarifes i peatges de consum elèctric i de tarifes a les centrals nuclears, a la fàbrica de combustibles nuclears de Juzbado i a altres instal·lacions generadores d'aquests residus.

1. Bloc del reactor
2. Torre de refrigeració
3. Reactor
4. Barres de control
5. Suport de pressió
6. Generador de vapor
7. Combustible
8. Turbina
9. Generador
10. Transformador
11. Condensador
12. Partícules de gas
13. Líquid
14. Aire
15. Aire (humit)
16. Riu
17. Circuit de refrigeració
18. Circuit primari
19. Circuit secundari
20. Vapor d'aigua

En una central nuclear, l'energia s'extreu del nucli d'àtoms per mitjà de la seva fissió, ja que en trencar-se desprenen l'energia d'enllaç a l'interior de l'àtom que unia les partícules separades. La fissió nuclear és provocada de manera artificial i controlada. En aquesta, a un àtom d'un element químic de grans dimensions se li dispara un neutró, una petita partícula a una certa velocitat, que trenca l'àtom (trencant el seu nucli, format per neutrons i protons enllaçats entre ells per enllaços molt energètics) en una reacció nuclear exotèrmica, a la qual es desprèn energia en forma de calor.

Per a que el balanç energètic surti a favor, és a dir, per a obtenir energia en comptes de gastar-la, cal que les reaccions nuclears siguin reaccions en cadena. Així, encara que es necessiti molta energia per a posar en marxa la reacció, després no se'n necessita tanta per a mantenir-la, i arriba un moment en el qual l'obtinguda és superior a la utilitzada. Per aconseguir això cal que l'element químic gran (en diem pesant, amb una elevada massa atòmica) sigui, a més, radioactiu. L'element que se sol utilitzar és un isòtop poc freqüent de l'urani.

Això es fa al reactor nuclear, on també s'hi fan passar tubs amb un fluid anomenat refrigerant, que s'encarrega de transportar la calor extreta de l'urani a fora del dipòsit, refredant-lo. Amb aquesta calor s'escalfa aigua fins que bull, i amb el vapor d'aigua a pressió es fan moure les aspes d'una turbina, d'aquesta manera hem transformat l'energia calorífica en energia mecànica. Llavors, el generador elèctric (o alternador) transforma aquesta energia mecànica en energia elèctrica (o electricitat).

Després dels accidents nuclears de Txernòbil i Fukushima la construcció massiva de noves centrals està ferida de mort, no sols per que són perillosos sinó també per que no hi ha combustible nuclear més que per 20 anys si la Xina no construeix noves centrals.

Avantatges:

• No aboquen CO2 a l'atmosfera i no provoquen canvi climàtic.

Desavantatges:

•  Generen residus radioactius (cancerigens) que romandran actius durant milers d'anys.
• No son rentables motiu pel qual cal subvencionar-les durant tota la vida útil (30 anys ampliables) mitjançant impostos en la tarifa elèctrica.