Del Fuego a la Energía Nuclear
Texto e imágenes: Dr. Juan Luis François Lacouture
Grupo de Ingeniería Nuclear
Facultad de Ingeniería - UNAM
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Cuando revisamos el crecimiento de la población mundial y nos percatamos que en los últimos 200 años se ha multiplicado por 6 y que actualmente estamos creciendo a un ritmo de 76 millones de personas por año, para llegar a un estimado de 9 mil millones de habitantes para el año 2050, nos preguntamos, cómo le vamos hacer para satisfacer la energía que todas estas personas requieren día a día.
Efectivamente, la humanidad empezó a utilizar la energía que le proporcionaba su cuerpo para satisfacer sus necesidades más elementales, como cazar animales para alimentarse. Posteriormente, descubrió el fuego para ir mejorando su nivel de vida; entonces ya pudo cocinar sus alimentos y calentarse. Más adelante aprendió a utilizar la energía del viento y del agua para mejorar aún más su forma de vivir, ahora ya podía navegar, moler los granos de cereal para fabricar harina y con eso preparar pan y alimentos. Hoy en día no podemos imaginarnos la vida sin formas de energía como la electricidad, para el uso en la casa o en la oficina, el uso de combustibles para el transporte, etcétera. Todo esto es posible porque transformamos los recursos energéticos que nos brinda el planeta en formas de provisión de energía como la electricidad y la gasolina, para accionar todos los aparatos (automóviles, televisores, aparatos médicos, computadoras, etc.) que nos permiten tener una mejor calidad de vida.
Dentro de estos recursos energéticos, los que más se han utilizado y se siguen utilizando son los llamados combustibles fósiles, como lo son el petróleo, el gas y el carbón. Estos combustibles, mediante el proceso de la combustión permiten obtener electricidad, calentar el agua con la cual nos bañamos, mover los automóviles en los cuales nos transportamos y muchas cosas más. Sin embargo, estos combustibles fósiles son finitos, es decir se van a acabar si los seguimos utilizando al ritmo al cual los estamos utilizando. Además, en el proceso de combustión se emite una gran cantidad de gases como el bióxido de carbono, los cuales, de acuerdo a muchos estudiosos del medio ambiente, están provocando un cambio en el clima de la tierra y en especial un aumento en la temperatura que puede dar lugar a efectos indeseables, como lluvias más fuertes, aumento del nivel de los mares por el derretimiento del hielo de las zonas polares y algunos más.
Entonces tenemos que utilizar nuevas formas de energía, las cuales nos permitan satisfacer la creciente demanda y que no contribuyan con los problemas del cambio climático, que la quema de los combustibles fósiles provoca. Dentro estas "fuentes de energía alternativas" se encuentran la del viento, la del agua, la del sol y la nuclear, entre otras. Pero ¿qué es la energía nuclear?
Toda la materia está constituida por moléculas y éstas a su vez por átomos (ver Figura 1). Los átomos están formados básicamente por un núcleo rodeado por un conjunto de pequeñas partículas con carga eléctrica negativa llamadas electrones, como si se tratara de un sol (el núcleo) rodeado de sus planetas (los electrones). El núcleo, a su vez, está formado por dos tipos de partículas: los protones, con carga eléctrica positiva y los neutrones, sin carga. Así podríamos seguir describiendo el mundo de lo infinitamente pequeño, diciendo que los protones están formados por partículas todavía más pequeñas llamadas quarks. Sin embargo, para entender cómo la energía nuclear nos sirve en mejorar nuestra vida, esta descripción es suficiente.
Hace aproximadamente 65 años se descubrió que si un neutrón choca con el núcleo de un átomo, como el del elemento llamado uranio, es posible que lo fisione, es decir que lo "rompa", produciendo dos átomos más ligeros, llamados productos de fisión y dos o tres nuevos neutrones. Estos nuevos neutrones son capaces de volver a chocar con otros átomos de uranio y con ello provocar nuevas fisiones, con lo cual se puede establecer una reacción en cadena (ver Figura 2), en la cual logramos producir
grandes cantidades de energía, la cual se obtiene de la transformación de pequeñas cantidades de materia en energía, mediante la ecuación que postulara Albert Einstein: E=mc2.
Pero ¿cómo aprovechamos realmente estas grandes cantidades de energía producidas en la fisión nuclear? Esto se logra mediante un reactor nuclear. En el reactor se colocan tubos con combustible nuclear y a través de ellos circula agua, la cual al entrar en contacto con el calor (la energía) producido por las fisiones del uranio, se convierte en vapor. El vapor sale por la parte superior del reactor nuclear y se dirige hacia las turbinas, en donde la energía que lleva es transformada en energía mecánica y transmitida hacia el generador eléctrico, el cual produce la electricidad que es transmitida hacia nuestros hogares por medio de la red de distribución eléctrica (ver la Figura 3). El vapor que pasó por las turbinas se convierte nuevamente en agua en un condensador, la cual es regresada al reactor nuclear para reiniciar el ciclo.
Actualmente, en México contamos con dos reactores nucleares, ubicados en la Central Laguna Verde (CLV), la cual está situada en el Golfo de México, 70 kilómetros al norte de la Ciudad de Veracruz. El primer reactor de la CLV tiene 15 años funcionando y el segundo reactor 10. En el año 2004 los dos reactores produjeron el 5.7% de la electricidad que se generó en nuestro país. Esta es una de las maneras en que aprovechamos la energía nuclear en beneficio de nuestras vidas. Otras aplicaciones están relacionadas con la salud, como en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, como el cáncer. También en la irradiación de alimentos para su conservación, en la exterminación de plagas, como la de la mosca del mediterráneo; en la industria para la detección de fugas de fluidos en tuberías y muchas otras más.