La energía nuclear y su importancia
medioambiental
Nuria García Herranz
XXXI JORNADAS NACIONALES SOBRE
ENERGÍA Y EDUCACIÓN...
La energía nuclear
DIAPOSITIVA 1
Protón
 Descubierto en 1919 por E. Rutherford
 Masa: ~1838 x me
 Carga: positiva
DIAPOSITIVA 2
N14 + α → O17 + p
Estruc...
Neutrón
 Descubierto en 1932 por J. Chadwick
 Masa: ~ mp
 Carga: ninguna
DIAPOSITIVA 3
Estructura de la materia
Fuente:...
DIAPOSITIVA 4
( ) MmZAmZΔm np −⋅−+⋅=
2
cΔmΔE ⋅=
XA
Z
Nucleido X tiene Z protones y (A-Z) neutrones
( ) np mZAmZM ⋅−+⋅<Masa...
DIAPOSITIVA 5
Variación de la energía de enlace por nucleón con el número másico
La energía nuclear
 El neutrón es el proyectil perfecto
 Bombardeo de los elementos de la tabla periódica, que se volvían
ligeramente más p...
Consecuencias de la fisión: 1ª Multiplicación radiactiva
Productos de Fisión
U-235
 Se producen hasta ∼1200 isótopos dife...
Consecuencias de la fisión: 2ª Liberación energética
 ¿Por qué?
A expensas de la pérdida de masa (del orden del 0,1%) dur...
Consecuencias de la fisión: 3ª Multiplicación neutrónica
 Posibilidad de una reacción en cadena
 Fisión de U-235 (0,71% ...
 El reactor es la “caldera” de la central nuclear, donde un refrigerante
extrae el calor; se genera vapor que mueve un gr...
Importancia medioambiental
COMPETITIVIDAD
SEGURIDAD DE
SUMINISTRO
MEDIOAMBIENTE
Liberación energética SIN emisiones de CO2 ni otros gases de efecto
invernadero (GHG)
Fuente: Consejo Mundial de la Energía
La generación eléctrica de origen nuclear no
contribuye de forma directa a las emisiones de
GHG (indirectamente muy bajas ...
La generación eléctrica de origen nuclear no
contribuye de forma directa a las emisiones de
GHG (indirectamente muy bajas ...
 La energía nuclear sirve únicamente para la producción de energía eléctrica.
En España el consumo eléctrico es ∼ 36% con...
Protección de los recursos naturales
 El combustible irradiado como recurso:
 En los reactores actuales (térmicos): el u...
Protección de los recursos naturalesProtección de los recursos naturales
El desarrollo de una energía nuclear sostenible e...
Multiplicación radiactiva → Impacto radiológico en operación normal
Emisiones controladas de efluentes gaseosos
y líquidos...
 3 accidentes más significativos: Three Mile Island (1979), Chernobyl (1986),
Fukushima (2011) con consecuencias muy dist...
 El Combustible Irradiado (C.I.) son Residuos de Alta Actividad (RAA) con una
↑ potencia térmica y radiactividad a largo ...
Multiplicación radiactiva → Gestión de residuos
Ciclo cerrado ( )
y ciclo cerrado avanzado
Ciclo abierto
 Reactor prehistórico natural de Oklo (Gabón)
Multiplicación radiactiva → Gestión de residuos
Yacimiento de mineral de ur...
 El consumo de energía es el factor más agresivo para el medio
ambiente
 Todas las fuentes de generación de energía eléc...
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La energía nuclear y su importancia medioambiental, por Nuria García

XXXI Jornadas Nacionales sobre Energía y Educación: Energía y Medio Ambiente. 12 y 13 de septiembre de 2014. Organizadas por Foro Nuclear.
Published on: Mar 4, 2016
Published in: Environment      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - La energía nuclear y su importancia medioambiental, por Nuria García

  • 1. La energía nuclear y su importancia medioambiental Nuria García Herranz XXXI JORNADAS NACIONALES SOBRE ENERGÍA Y EDUCACIÓN 13 de Septiembre 2014
  • 2. La energía nuclear DIAPOSITIVA 1
  • 3. Protón  Descubierto en 1919 por E. Rutherford  Masa: ~1838 x me  Carga: positiva DIAPOSITIVA 2 N14 + α → O17 + p Estructura de la materia Fuente: CERN
  • 4. Neutrón  Descubierto en 1932 por J. Chadwick  Masa: ~ mp  Carga: ninguna DIAPOSITIVA 3 Estructura de la materia Fuente: CERN
  • 5. DIAPOSITIVA 4 ( ) MmZAmZΔm np −⋅−+⋅= 2 cΔmΔE ⋅= XA Z Nucleido X tiene Z protones y (A-Z) neutrones ( ) np mZAmZM ⋅−+⋅<Masa total Defecto de masa Energía de ligadura o enlace La energía nuclear
  • 6. DIAPOSITIVA 5 Variación de la energía de enlace por nucleón con el número másico La energía nuclear
  • 7.  El neutrón es el proyectil perfecto  Bombardeo de los elementos de la tabla periódica, que se volvían ligeramente más pesados  Con el U se obtenían isótopos más ligeros ¿?  1939: Otto Hann, Fritz Strassman y Lise Meitner descubren la fisión nuclear La fisión nuclear E = m.c2
  • 8. Consecuencias de la fisión: 1ª Multiplicación radiactiva Productos de Fisión U-235  Se producen hasta ∼1200 isótopos diferentes casi todos radiactivos  Se incrementa la radiactividad (~106) MeVnXeSrnU 2002 1 0 139 54 95 38 1 0 235 92 +++→+
  • 9. Consecuencias de la fisión: 2ª Liberación energética  ¿Por qué? A expensas de la pérdida de masa (del orden del 0,1%) durante el proceso; la energía de ligadura media por nucleón es mayor en los productos  ¿Cómo? En forma de Ec de los productos → calor ⇒ no emisión de CO2  ¿Cuánta? La fisión de 1 núcleo de U235 ∼200 MeV La fisión de 1g de U235 libera ∼ 9⋅1010 J/g ∼ 1MWd  Comparación con la combustión La combustión de 1g de C libera ∼ 3.3⋅104 J/g ∼ 0.4 Wd La combustión de 1 ton. libera ∼ 0.4 MWd eVCOOC 1,422 +→+ MeVnXeSrnU 2002 1 0 139 54 95 38 1 0 235 92 +++→+
  • 10. Consecuencias de la fisión: 3ª Multiplicación neutrónica  Posibilidad de una reacción en cadena  Fisión de U-235 (0,71% UN), U-238 (99,29% UN) tiende a capturar los neutrones  Más eficiente si los neutrones se ralentizan: moderación  Primera criticidad: 1942 por Enrico Fermi  Reactores nucleares para producción de energía eléctrica en una central nuclear: térmicos y rápidos MODERACIÓN
  • 11.  El reactor es la “caldera” de la central nuclear, donde un refrigerante extrae el calor; se genera vapor que mueve un grupo turbo- alternador convirtiendo la energía mecánica de rotación en electricidad Centrales nucleares
  • 12. Importancia medioambiental
  • 13. COMPETITIVIDAD SEGURIDAD DE SUMINISTRO MEDIOAMBIENTE
  • 14. Liberación energética SIN emisiones de CO2 ni otros gases de efecto invernadero (GHG) Fuente: Consejo Mundial de la Energía
  • 15. La generación eléctrica de origen nuclear no contribuye de forma directa a las emisiones de GHG (indirectamente muy bajas emisiones en el ciclo de combustible: < 40t CO2 eq por GWh) Teniendo en cuenta:  tendencia global a mayor consumo de energía eléctrica  aumento del carbón en el mix de generación (> 40%), principal fuente  emisiones seguirán creciendo en ausencia de políticas de mitigación de cambio climático La energía nuclear contribuye a la reducción de emisiones de GHG Así mismo no emite a la atmósfera otros contaminantes como elementos pesados (Hg) duraderos que ni se tratan ni se concentran Liberación energética SIN emisiones de CO2 ni otros gases de efecto invernadero (GHG)
  • 16. La generación eléctrica de origen nuclear no contribuye de forma directa a las emisiones de GHG (indirectamente muy bajas emisiones en el ciclo de combustible: < 40t CO2 eq por GWh) Teniendo en cuenta:  tendencia global a mayor consumo de energía eléctrica  aumento del carbón en el mix de generación (> 40%), principal fuente  emisiones seguirán creciendo en ausencia de políticas de mitigación de cambio climático La energía nuclear contribuye a la reducción de emisiones de GHG Así mismo no emite a la atmósfera otros contaminantes como elementos pesados (Hg) duraderos que ni se tratan ni se concentran Fuente: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Liberación energética SIN emisiones de CO2 ni otros gases de efecto invernadero (GHG)
  • 17.  La energía nuclear sirve únicamente para la producción de energía eléctrica. En España el consumo eléctrico es ∼ 36% consumo de energía primaria. Al contrario de los combustibles fósiles, el U no tiene otro uso  Con la tecnología actual de reactores térmicos (fisiones ocurren mayoritariamente en U-235) hay U para ∼100 años en Canadá, Australia, Kazajistán, … al costo de extracción y demanda vigentes  Composición del combustible irradiado (C.I.) Protección de los recursos naturales Pu-239 fisible como U-235 ⇒ es posible reprocesar el C.I. para extraer Pu y U y fabricar nuevos elementos combustibles MOX Se hace de forma comercial en La Hague desde finales de los años 70
  • 18. Protección de los recursos naturales  El combustible irradiado como recurso:  En los reactores actuales (térmicos): el uso de MOX aumenta el aprovechamiento hasta en un 30% (se realiza de forma habitual en varios países)  En los reactores futuros (rápidos reproductores): es posible producir Pu- 239 fisible a partir de las capturas en U-238 y mejorar la gestión de los RAA mediante la transmutación de MA ⇒ potencialmente capaces de suministrar energía para miles de años con las reservas de U conocidas Protección de los recursos naturales
  • 19. Protección de los recursos naturalesProtección de los recursos naturales El desarrollo de una energía nuclear sostenible es el objetivo del Strategic Energy Technology Plan (SNETP) de la UE
  • 20. Multiplicación radiactiva → Impacto radiológico en operación normal Emisiones controladas de efluentes gaseosos y líquidos Dosis efectivas equivalentes para el público ∼ 0,01 mSv al año Comparación con la emisión radiactiva de una central de carbón:  El carbón nunca es puro, contiene trazas de elementos radiactivos  Al quemar miles de toneladas, suponen una emisión de radiactividad ∼ 100 veces mayor que una central nuclear para la misma potencia  Se estimó que durante el año 1982, la combustión de carbón en EEUU liberó en la atmósfera 155 más de radiactividad que el accidente de Three Mile Island
  • 21.  3 accidentes más significativos: Three Mile Island (1979), Chernobyl (1986), Fukushima (2011) con consecuencias muy distintas  La seguridad de los reactores de Generación II en operación se está reforzando frente a fenómenos externos  Nuevos reactores de Generación III (en construcción) incorporan nuevas tecnologías y estándares para mejorar la seguridad  Innovación para seguridad incrementada en los reactores futuros de Generación IV (en investigación) Multiplicación radiactiva → Impacto radiológico en accidentes
  • 22.  El Combustible Irradiado (C.I.) son Residuos de Alta Actividad (RAA) con una ↑ potencia térmica y radiactividad a largo plazo, pero su cantidad es limitada: una central nuclear produce ∼24 ton. al año  Son peligrosos por lo que hay que evitar la exposición de los seres vivos así como la posibilidad de incorporación  Características:  se pueden mantener localizados y controlados (sería deseable que la totalidad de los residuos industriales fueran igual de tratables: localizados y no dispersos en la atmósfera, aguas, …)  la vitrificación y técnicas de tratamiento y encapsulado hacen prácticamente imposible la liberación de los elementos radiactivos  la radiactividad deja una huella fiable que puede detectarse  Soluciones:  Ciclo abierto  Ciclo cerrado / ciclo cerrado avanzado Multiplicación radiactiva → Gestión de residuos
  • 23. Multiplicación radiactiva → Gestión de residuos Ciclo cerrado ( ) y ciclo cerrado avanzado Ciclo abierto
  • 24.  Reactor prehistórico natural de Oklo (Gabón) Multiplicación radiactiva → Gestión de residuos Yacimiento de mineral de uranio. Hace aproximadamente 2000 millones de años, la acumulación de uranio, con enriquecimiento mayor al existente en la actualidad, junto con la entrada de agua, provocaron el funcionamiento de numerosos “reactores nucleares” naturales Los isótopos radiactivos quedaron retenidos en la formación geológica
  • 25.  El consumo de energía es el factor más agresivo para el medio ambiente  Todas las fuentes de generación de energía eléctrica tienen sus ventajas e inconvenientes  Si bien los riesgos de la energía nuclear son ampliamente discutidos y cuestionados, las ventajas no son siempre apreciadas  La energía nuclear no es la panacea, pero no debería renunciarse a la conquista científico-técnica conseguida ni a su desarrollo futuro  Debería ser aséptica desde el punto de vista ideológico  Transparencia y rigurosidad  Apoyar firmemente la investigación Consideraciones finales

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