Definición de combustibles nucleares

Los combustibles nucleares son materiales que pueden ser “quemados” por fisión o fusión nuclear para producir energía. La energía nuclear es aquella que se libera mediante la división de los núcleos atómicos o forzando los núcleos de los átomos. El concepto de “combustible nuclear” bien puede referirse al propio combustible o a objetos físicos compuestos del material combustible, que se mezcla con otros materiales.

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Para comprender esto, es importante entender qué son la fisión y la fusión. La primera consiste en un proceso de desintegración radioactiva en el cual el núcleo de una partícula se divide en núcleos más ligeros, lo que produce neutrones y fotones libres y libera muchísima energía. La fusión, en términos claros, es una reacción nuclear en la que dos o más núcleos atómicos chocan a rápidas velocidades y se unen, formando un nuevo tipo de núcleo atómico.

Los principales combustibles nucleares son el uranio y el plutonio, que son metales radioactivos. No se queman para liberar energía, sino que las reacciones de fisión y fusión nuclear en los combustibles liberan energía térmica.

Energía Nuclear

Tipología de combustibles nucleares

Su clasificación está dada de acuerdo con los reactores de fisión o fusión. Los combustibles para reactores de fisión pueden ser a base de óxidos, como el dióxido de uranio o los óxidos mixtos, pueden ser líquidos, pueden ser metálicos o pueden ser cerámicos.

Otras formas físicas de combustibles nucleares incluyen al dióxido de uranio en polvo,  al combustible PWR, al BWR y al combustible CANDU.

Por su parte, los combustibles de fusión incluyen al tritio y al deuterio, pero se dividen en combustibles de fusión de primera, de segunda y de tercera generación. El deuterio y el tritio pertenecen al primer grupo y son los más fáciles de fundir ya que la carga eléctrica en sus núcleos es la más baja de todos los elementos. Los de segunda generación requieren temperaturas de confinamiento, pero generan menos neutrones. Por último, los combustibles de tercera generación sólo producen partículas cargadas en las reacciones primarias.

Tecnologías que usan combustibles nucleares

A la tecnología que usa las reacciones de los núcleos atómicos, se le denomina tecnología nuclear. Son los reactores la tecnología que más utiliza los combustibles, puesto que controlan las reacciones nucleares en las plantas de energía nuclear. En ellos, el calor de la fisión pasa a un fluido de trabajo que se extiende a unas turbinas para que éstas muevan los generadores eléctricos.

Los rayos X y los rayos gama son otras tecnologías que se aplican en varios ámbitos, con distintos fines. Existe además, una pequeña diversidad de medidores de nivel o de espesor y trazadores radioactivos útiles para investigar los materiales industriales.

Un caso más o menos afortunado es el de las armas nucleares, artefactos explosivos que liberan grandes cantidades de energía a partir de pequeñas cantidades de materia. Tienen efectos devastadores y algunas son consideradas armas de destrucción masiva, como las bombas.

Aplicaciones de los combustibles nucleares

Se hallan en la actualidad varias aplicaciones de los combustibles nucleares, pero es importante recalcar que la principal es la generación de energía, a partir de la cual se derivan las demás aplicaciones. Se usa para hervir el agua, producir vapor y accionar las turbinas. Actualmente, la energía nuclear provee el 10 por ciento de la electricidad en todo el mundo necesaria para los sectores industriales, económicos y para el ámbito doméstico.

 

El campo de la medicina usa la energía nuclear en el diagnóstico y tratamiento de algunas patologías, mediante el uso de la radiación. Las aplicaciones industriales, por su parte, corresponden a varios métodos de medición interna de los materiales.

Los combustibles fósiles tienen otras aplicaciones en el ámbito de la biología y la agricultura, pues la radiación derivada de aquellos permite la esterilización de herramientas y la destrucción de microorganismos, virus y bacterias en los alimentos.

Ventajas de los combustibles nucleares

Este tipo de combustible no produce dióxido de carbono ni dióxido de azufre, y esta afirmación es la principal ventaja de su uso. En adición, una planta nuclear generadora de electricidad requiere menos espacio que otras centrales y es la única industria energética que adquiere toda la responsabilidad sobre sus desechos.

Desventajas de los combustibles nucleares

La última ventaja es bastante razonable si se toma en cuenta el enorme poder de la energía nuclear. En caso de accidentes, pueden liberarse grandes cantidades de material radioactivo peligroso para la salud de los seres vivos. Desde esta perspectiva, el almacenamiento de los combustibles y de los materiales radioactivos debe ser muy cuidadoso.

Una desventaja no menos importante, es que son recursos no renovables, es decir, su permanencia y disponibilidad corren peligro si son sobreexplotados.

Futuro de los combustibles nucleares

El futuro de los combustibles nucleares al parecer está en “veremos”. Sus potenciales riesgos y su no renovabilidad conforman razones para no creer en su uso a gran escala. Por ejemplo, en 2013 la revista Forbes mencionó que los reactores no son una fuente viable de nuevo poder y su factibilidad es escasa en vista de los altos costos que implican, la oposición política y popular y la incertidumbre sobre su regulación. Desde 2007, la generación anual de la energía nuclear se ha reducido ligeramente y en 2008 no hubo una sola planta de energía nuclear que se haya conectado a la red eléctrica. Al parecer, la tendencia gira sobre la disminución del uso de los combustibles nucleares.