Chernobyl ha sido una de las mejores series publicadas en los últimos años. Recientemente he tenido la oportunidad de volver a revisitar algunas de sus escenas más emocionantes y agobiantes. Una de ellas es la explicación que hace Valery Legasov, encarnado por el actor Jared Harris, sobre la tragedia que rodea la central nuclear. A partir de esta explicación he retrocedido unos cuantos años en el tiempo y he recordado las clases de Tecnología Energética a las cuales asistí durante mi segunda licenciatura.
Recuerdo que uno de los comentarios iniciales de mi profesor fue, palabras más, palabras menos: “la energía nuclear tiene como punto negativo su nombre”. Partiendo de esta premisa, he desempolvado mis apuntes, los he repasado y me he motivado a escribir estas líneas sobre una fuente de energía, a veces injustamente demonizada.
Un vistazo hacia lo aparentemente invisible
El nucleón es el nombre asociado a las partículas definidas como neutrón y protón, que también incluye a las agrupaciones nucleidos. Los nucleidos son los elementos químicos asociados a un componente nuclear. Se representan de la siguiente forma:
ZAXN
Donde X es el símbolo del elemento, A es el número másico, Z el número atómico o cantidad de protones y N el número de neutrones (A – Z). Por ejemplo, el uranio enriquecido 238 se define como 92238U146, siendo 238 el número de protones y neutrones, 92 la cantidad de protones y 146 el número de neutrones. Simple.
Los nucleidos pueden ser isótopos que son químicamente idénticos y con el mismo Z, isóbaros de igual A y distinto Z, e isómeros de igual A y Z. A partir de éstos se introduce el concepto de abundancia isotópica, definida como el porcentaje de cada isótopo en un elemento determinado.
Entendidas estas nociones preliminares, la energía de origen nuclear se puede obtener a partir de dos procesos diferenciados. Por medio de desintegración radioactiva, o lo que es lo mismo radioactividad, ocasionada por la inestabilidad nuclear. El segundo proceso es mediante reacciones nucleares de fisión o de fusión.
Algo tan pequeño origina algo muy grande.
La fisión nuclear no es más que la separación de un núcleo grande en núcleos más pequeños, a través del bombardeo con neutrones. Los nuevos núcleos pequeños, tienen masas del mismo orden de magnitud, y cuya suma es ligeramente inferior a la masa del núcleo pesado, lo que origina un gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones.
Si se logra que solo uno de los neutrones liberados produzca una fisión posterior, el número de fisiones que tienen lugar por unidad de tiempo es constante y la reacción está controlada.
Por el contrario, la fusión nuclear es una reacción por la cual dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo estable más pesado, con una masa ligeramente inferior a la suma de las masas de los núcleos iniciales. Este defecto de masa da lugar a un gran desprendimiento de energía. Por ejemplo, la energía producida por nuestra estrella solar tiene este origen.
Para que tenga lugar la fusión, los núcleos cargados positivamente deben aproximarse venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión. En nuestro planeta, donde no se puede alcanzar la gran presión que existe en el interior del Sol, la energía necesaria para que los núcleos que reaccionan venzan las interacciones se puede suministrar en forma de energía térmica o utilizando un acelerador de partículas. De allí la gran dificultad de implementar este método en una central nuclear convencional.
A partir de lo anterior, se define la energía de enlace, E, como la energía liberada durante el proceso. El siguiente gráfico es bastante ilustrativo. Está en catalán pero se entiende bien.
La energía media liberada en reacciones de fisión y de fusión.
Obviamente, los procesos están condicionados por su estabilidad para mantener las diferentes reacciones en cadena durante la generación de energía. En la siguiente gráfica se puede apreciar cómo es el comportamiento de esta estabilidad.
La estrecha frontera entre generación de energía y todo lo demás.
Radioactividad.
Es menester explicar ahora en qué consiste la radioactividad, palabra que ha recibido una connotación negativa. No es más que una propiedad de determinadas especies nucleares. Los nucleidos con esta propiedad se denominan como radioactivos. Cuando un núcleo radioactivo (inestable) se desintegra, libera la energía en exceso que le hace ser inestable y se manifiesta como energía cinética y de radiación emitida.
Por ahora quedaos con este concepto, que en un reactor nuclear convencional representa la potencia residual.
En sí misma, la radioactividad no es una propiedad peligrosa. Lo que sí puede ser muy peligroso y dañino es la radiación emitida. En ese sentido es posible encontrar tres tipos de radiación.
La radiación por desintegración alfa de núcleos de helio con una masa considerable y gran poder de ionización. La radiación por desintegración beta debido a electrones con poco poder de ionización y un espectro continuo de energía. Por último, la radiación por desintegración gamma (sí, la misma que sufrió Bruce Banner en teoría) a través de fotones, sin masa, bajo poder de ionización y de larga duración.
No, exponerse a una radiación por desintegración gamma no te convertirá en un musculoso de color verde.
Comentarios finales (I).
Creo que por ahora es suficiente. En una próxima entrada seguiremos.
Saludos cordiales.
Referencias.
[1] Batet, L. Apunts de tecnologìa energètica. Edicions UPC. 2002.
[2] Hughes, D. On nuclear energy. First edition. Harvard University.
