¿Qué es la fisión nuclear?

La fisión nuclear es un tipo de reacción que libera la energía almacenada dentro de un átomo. Dependiendo del tipo de reacción y en función de si la controlamos o no, podemos desde generar electricidad hasta crear una bomba nuclear. ¿Te interesa?

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¿Qué es un átomo?

Antes de explicar qué es la fisión nuclear y en qué se diferencia de la fusión nuclear, es importante refrescar algunos conceptos de base en física.

Los átomos son las unidades más pequeñas y estables de la materia existentes. Están formados por partículas con carga positiva, negativa o neutra.

En el núcleo, situado en el centro del átomo, podemos encontrar protones (carga positiva) y neutrones (sin carga). En cambio, en la corteza, se mueven los electrones (carga negativa). Los átomos no se pueden descomponer químicamente y en función del elemento que formen, tendrán un número distinto de protones, neutrones y electrones.

Todas estas partículas conforman la estructura atómica.

¿Qué es un isótopo?

Por otra parte, un isótopo es la forma de un elemento químico en el que los átomos tienen diferente masa. Esto se debe a que los átomos tienen la misma cantidad de protones pero cantidades diferentes de neutrones.

Los isótopos pueden ser naturales o pueden crearse artificialmente en un laboratorio, aunque estos últimos suelen tener una vida corta. Los isótopos se dividen en:

• Isótopos estables (existen alrededor de 300).
• Isótopos no estables o radiactivos.

Los isótopos y radioisótopos se utilizan en determinadas pruebas médicas, industriales, tecnológicas y científicas, pero también en disciplinas como el arte y la arqueología. El ejemplo más popular sería el caso del carbono-14: un isótopo radiactivo natural. Es comúnmente utilizado en por los arqueólogos para averiguar la antigüedad que tiene la muestra analizada. También existen otros isótopos de carbono, como el carbono-12 o el carbono-13.

¿Qué es la fisión nuclear?

La reacción de fisión nuclear es una reacción por la cual el núcleo de un átomo pesado se divide en dos núcleos más ligeros. La reacción nuclear de fisión se consigue bombardeando un átomo pesado con neutrones. De esta forma, al capturar un neutrón incidente, el núcleo se divide en dos, conocidos como productos de fisión.

En este proceso, se liberan grandes cantidades de energía nuclear de fisión, neutrones y rayos gamma.

Los neutrones liberados en la reacción pueden dar lugar a una reacción en cadena. Es decir, los dos núcleos más ligeros resultantes tras la primera fisión, pueden volver a dividirse debido a los neutrones de la primera fisión. Así comienza una reacción en cadena que se repetirá sucesivamente.

Estas reacciones en cadena pueden darse de forma controlada (centrales nucleares) o descontrolada (armas nucleares).

¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión nuclear es una reacción en la que dos núcleos de átomos ligeros se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando partículas en el proceso. Esta reacción puede absorber o liberar energía, en función de si la masa de los núcleos es mayor o menor que la del hierro.

Diferencias entre fisión y fusión nuclear

La reacción de fusión nuclear es la inversa a la reacción nuclear de fisión. En la energía de fisión nuclear el objetivo es dividir un átomo pesado en dos más ligeros. Por el contrario, en la fusión nuclear se busca que dos núcleos ligeros colisionen para dar lugar a un núcleo más pesado. Durante la reacción de fusión nuclear también se libera una gran cantidad de energía.

Por ejemplo, cuando percibimos la luz y calor del sol, en realidad estamos percibiendo la energía que se produce por la fusión de núcleos de hidrógeno para formar helio en el Sol. Esta reacción ocurre a millones de kilómetros de distancia. Pero la energía y radiación liberada es tan fuerte que llega a la superficie de nuestro planeta, permitiendo la vida en él.

Para que ambos núcleos cargados con energía positiva se acerquen y se dé la fusión nuclear, hay que superar las fuerzas electroestáticas de repulsión. Por eso, en la Tierra, es necesario utilizar un acelerador de partículas o suministrar energía térmica para llegar a la fusión nuclear.

Otro ejemplo conocido de fusión nuclear es la bomba de hidrógeno. En este caso, se unen dos núcleos de dos isótopos de hidrógeno (el deuterio y el tritio). La unión da lugar a un núcleo de helio, un neutrón y grandes cantidades de energía liberada.

Con la fusión se consigue hasta cuatro veces más energía que con la fisión. No obstante, su consecución es mucho más complicada en la práctica. Por esta razón, su uso no está tan extendido.

¿Para qué sirve la fisión nuclear?

Como ya sabemos, los neutrones resultantes de la fisión pueden interaccionar con otros núcleos fisionables, creando así una reacción en cadena. La energía que producen estas reacciones se realiza en pequeñas fracciones de segundo. Es, sin duda, una forma de conseguir energía mucho más rápida que con cualquier combustión química.

Esta reacción de fisiones en cadena controladas es la base del funcionamiento de las centrales nucleares en la actualidad.

¿Cómo funciona una central nuclear?

Una central nuclear es un edificio industrial que consta de:

• Un reactor nuclear.
• Un generador de vapor de agua.
• Una turbina de vapor.
• Un condensador o intercambiador.

El reactor nuclear es el lugar donde ocurre la reacción nuclear de fisión. Hay sistemas de seguridad que permiten iniciar, controlar y detener la fisión nuclear en su interior. Además, es el lugar donde se almacena el combustible nuclear. La energía térmica de la reacción se aprovecha para convertir el agua en vapor. A continuación, el vapor pasará por la turbina, que está conectada a un generador eléctrico y que permite transformar el movimiento de la turbina en electricidad lista para su uso.

Hay dos tipos de reactores:

• Reactores de agua a presión (PWR por sus siglas en inglés): en este tipo de reactores el agua circula en estado líquido a alta presión a través del núcleo del reactor. Ahí se calienta antes de dirigirse a los generadores de vapor. La presión es generada por un "presionador" que impide que el vapor se forme antes de llegar al generador.
• Reactores de agua en ebullición (BWR por sus siglas en inglés): en estos reactores, el líquido refrigerante pasa directamente por el núcleo, se convierte en vapor y pasa directamente de la vasija del reactor a la turbina.

Seguridad y energía nuclear

En España existe el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) y es el único organismo competente al respecto. El CSN establece los principios, criterios y normativas que regulan la seguridad nuclear en nuestro país. Esto quiere decir que decide todas las fases de vida útil de una central nuclear, desde su construcción hasta el lugar de almacenamiento de sus residuos. El CSN regula incluso la formación que deben recibir los trabajadores para de la central nuclear.

¿La energía nuclear es renovable?

Cuando se habla de energía nuclear, las opiniones siempre son polémicas. Cuesta encontrar un término medio y un punto de vista objetivo.

La Comisión Europea considerará la energía nuclear energía verde hasta 2045. Según Bruselas, junto con el gas, es un tipo de energía necesaria durante la etapa de transición energética. No obstante, hay muchos detractores ante esta clasificación.

Las organizaciones ecologistas consideran que, además de ser una de las energías no renovables, tampoco puede ser considerada verde o sostenible por diferentes motivos:

• Uso abusivo de agua para su limpieza y funcionamiento.
• Residuos radiactivos peligrosos para las personas y el medioambiente.
• Contaminación del agua.
• Consumo desmesurado de combustibles fósiles durante la construcción de las instalaciones, transporte de combustible y residuos nucleares, etc.

Independientemente de nuestra opinión respecto a este tipo de energía, la transición energética es una realidad. Las energías verdes y renovables son el futuro para afrontar el cambio climático. Por eso, en nuestro Máster en Energías Renovables nos encargamos de ofrecer formación de calidad abarcando las diferentes tecnologías. Así se adquiere la capacidad de ocupar diversos puestos de trabajo en un nicho de mercado en auge.

Energías renovables

Las energías renovables son aquellas que provienen de fuentes inagotables o que son capaces de regenerarse de forma natural con rapidez. En la actualidad, son nuestras aliadas indispensables para afrontar el cambio climático. En el Plan de Fomento de las Energías Renovables en España (2000-2001) se contemplaron los siguientes tipos de energía:

• Generación eléctrica: eólica, hidroeléctrica y solar fotovoltaica.
• Aprovechamiento térmico: solar térmica a baja temperatura, biomasa, biogás, biocarburantes y vaporización energética de residuos sólidos urbanos.

Existen algunos inconvenientes de las energías renovables principalmente relacionados con la invasión de los ecosistemas marinos y terrestres. Sin embargo, hay muchísimas más razones positivas para decidir estudiar energías renovables:

• Es un sector en auge que ofrece estabilidad profesional.
• Son el futuro para luchar contra el cambio climático.
• Brindan la oportunidad de participar en un futuro más limpio.
• Su democratización ofrece cada vez más posibilidades.
• Ventaja competitiva para acceder a puestos de trabajo especializados.

Ya sabemos que las centrales nucleares funcionan gracias a la fisión nuclear y que hasta el año 2045 seguirán funcionando en Europa. No obstante, la transición energética para terminar con el uso de combustibles fósiles está en marcha. Con nuestro Máster en Energías Renovables obtendrás toda la formación que necesitas para incorporarte al mercado laboral y ayudar a combatir el cambio climático. Solicítanos información para conocer todos los detalles.