Jun 27, 2017

Riesgos de contaminación durante el transporte de residuos


Pregunta: ¿
El transporte de residuos a "El Cabril" por parte de las centrales nucleares entraña algún peligro de contaminación durante su transporte?

Nombre: Eva

Actividad: Profesional de otros sectores

Región: Albacete, España

Respuesta:

Estimada Eva:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver su consulta. 

Tal como indica a través de su web la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (Enresa), esta compañía pública cuenta con una experiencia de más de 25 años en el transporte de residuos de baja y media actividad. Se han realizado más de 4.000 expediciones y recorrido más de 3.000.000 de kilómeros sin incidentes con implicaciones radiológicas. Puede acceder a más información sobre el almacenamiento, transporte, tratamiento y acondicionamiento de los residuos de muy baja, baja y media actividad que se almacenan en la instalación cordobesa de El Cabril en este enlace

Esperamos haber aclarado sus dudas.

La estructura del átomo y la energía nuclear


Pregunta: 
¿Qué relación hay entre la estructura del átomo y la energía nuclear?

Nombre: Alejandra

Actividad: Estudiante de colegio o instituto

Región: Lima, Perú

Respuesta:

Estimada Alejandra:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver tu consulta. 

El núcleo de los átomos fue descubierto por Rutherford en 1911 a partir del análisis de partículas alfa emitidas por los átomos. A partir de 1932, con el descubrimiento del neutrón por Chadwick y con las reacciones llevadas a cabo por los esposos Joliot-Curie, el núcleo empieza a tener verdadera importancia.

El núcleo tiene dimensiones muy reducidas. Ocupa la parte central del átomo, donde residen toda la carga positiva y casi la totalidad de la masa atómica. Está formado fundamentalmente por protones y neutrones. Los protones tienen una carga positiva cuantitativamente igual a la del electrón. Los neutrones son eléctricamente neutros.

A las partículas del núcleo se les llama nucleones. Las fuerzas que mantienen unidas las partículas del núcleo entre sí, y que incluso vencen a las de repulsión electrostática entre los protones, son unas fuerzas de naturaleza desconocida y corto alcance que solo aparecen en el interior de los núcleos y que se conocen como fuerzas nucleares.

El número atómico de un elemento químico es el número total de protones que tiene el núcleo de cada átomo de ese elemento. Los átomos de diferentes elementos tienen distintos números de electrones y protones. Un átomo en sus estado natural es neutro, lo que significa que tiene un número igual de electrones y protones.

Un átomo de sodio tiene el número atómico 11: posee 11 electrones y 11 protones. Un átomo de uranio, con el número atómico 92, posee 92 electornes y 92 protones en su núcleo.

La energía nuclear es la que se obtiene al producir una reacción de fisión nuclear, donde un núcleo pesado es bombardeado con neutrones, lo que hace que se convierta en inestable y se descomponga en dos núcleos cuyos tamaños son del mismo orden de magnitud. El resultado es un gran desprendimiento de energía (en forma de calor y energía cinética) y la emisión de dos o tres neutrones.

Esperamos haber aclarado tus dudas.

Terrenos adecuados para construir almacenamientos geológicos profundos


Pregunta: 
Me gustaría saber qué tipos de terrenos son los más adecuados para realizar un depositorio nuclear (Almacenamiento Geológico Profundo)

Nombre: Manuel

Actividad: Estudiante universidad

Región: Pontevedra, España

Respuesta:

Estimado Manuel:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver tu consulta. 

En referencia a tu pregunta sobre AGP, las instalaciones de almacenamiento definitivo para residuos de alta actividad, básicamente el combustible irradiado, cuya operación no se contempla hasta la segunda parte del presente siglo, son singulares respecto a otras instalaciones nucleares. La singularidad radica en la falta de un objetivo para utilizar los materiales radiactivos que contienen, y en que solo pierden su peligrosidad potencial cuando los isótopos han decaído suficientemente de forma natural. Estas instalaciones son de carácter pasivo, y en ellas la probabilidad de un accidente de iniciación interna es escasa, mientras que los inducidos desde el exterior deben ser minimizados por las barreras múltiples de ingeniería que se interponen entre los residuos y el medio ambiente.

Esto se consigue con una adecuada elección del emplazamiento y mediante el diseño y ejecución de su construcción, además de la vigilancia institucional establecida.

Las formaciones geológicas se eligen en base a sus características históricamente conocidas, y habitualmente son de tres tipos diferentes:

Evaporíticas: formaciones salinas
Sedimentarias: formaciones arcillosas
Cristalinas: formaciones graníticas o tobas volcánicas

En lo que respecta al diseño del sistema de almacenamiento (galerías de mina, con pozos verticales y galerías transversales a profundidades de entre 500 y 1000 metros), depende de la formación geológica receptora, existiendo diferencias en los aspectos de ingeniería y tecnología del plan de diseño y construcción, en función del histórico de sismicidad, de la capacidad de penetración de aguas superficiales o existencia de acuíferos subterráneos a mayor profundidad, de la línea del nivel freático, etc.

Esperamos haber aclarado tus dudas.

Traspaso del combustible irradiado en piscinas a almacenes en seco


Pregunta: 
Tengo una duda sobre el almacenamiento temporal en las centrales nucleares. Una vez se llenan las piscinas, ¿se llevan los combustibles utilizados a los almacenamientos temporales de la central, en caso de tenerlos?

Nombre: Manuel

Actividad: Estudiante universidad

Región: Pontevedra, España

Respuesta:

Estimado Manuel:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver tu consulta. 

En referencia a tu última consulta sobre las piscinas de combustible, al realizar la parada de recarga de combustible en una central nuclear tras el ciclo de operación correspondiente, los elementos combustibles irradiados que se extraen (alrededor de una tercera parte de los que conforman el núcleo del reactor) siempre se almacenan en primer lugar en las piscinas de combustible irradiado que a ese efecto existen en las instalaciones de la central.

Una vez que, como mínimo, hayan transcurrido cinco años de permanencia en las mismas (con el objeto del decaimiento de los elementos radiactivos contenidos en los elementos combustibles irradiados y del enfriamiento de éstos), se trasladan al almacén temporal individualizado ATI (en el caso de su existencia -por ejemplo, en el parque nuclear español disponen de un ATI las centrales de Trillo y Ascó, además de la de José Cabrera que se encuentra en proceso de desmantelamiento, y están en el proceso de su construcción las centrales de Almaraz, Cofrentes y Santa María de Garoña-), donde se almacenan en contenedores metálicos o de hormigón en seco, en los que permanecerán hasta su traslado al Almacén Temporal Centralizado ATC, una vez que éste haya comenzado su funcionamiento.

De esta forma, se libera capacidad de almacenamiento en las piscinas de combustible para otros combustibles irradiados que se extraigan del núcleo del reactor en sucesivas paradas de recarga.

 

Esperamos haber aclarado tus dudas.

Aplicaciones y usos de la fusión nuclear


Pregunta: 
¿Qué aplicaciones y usos tiene la fusión?

Nombre: José Luis Muñoz Pérez

Actividad: Estudiante colegio/instituto

Región: Nicaragua

Respuesta:

Estimado José Luis:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver tu consulta. 

Las aplicaciones de la fusión se orientan, hoy por hoy, exclusivamente a la producción de la electricidad. Pero por ahora lo que existe son reactores experimentales de investigación como el ITER, que se construye en Cadarache, Francia.

El ITER, que se puede considerar el mayor proyecto científico de investigación energética del mundo, y en el que participan siete socios (Unión Europea, Japón, Rusia, India, Estados Unidos, China y Corea del Sur) pretende demostrar que es posible tecnológicamente utilizar la fusión nuclear como fuente de energía, del mismo modo que se genera en el sol o en las estrellas. Por el momento, es una máquina de investigación, una máquina experimental que cuenta con cooperación internacional para lograr una nueva fuente de energía.

Respecto a las aplicaciones de la fisión, es decir, las aplicaciones actuales de la tecnología nuclear, se pueden observar de forma visual algunas de ellas en esta sencilla infografía.

Esperamos haber aclarado tus dudas.

La exploración del uranio


Pregunta: 
¿Se puede encontrar uranio en medio del campo con un monitor de contaminación? ¿Y con un dosímetro?

Nombre: Josep

Actividad: Estudiante universidad

Región: Tarragona, España

Respuesta:

Estimado Josep:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver tu consulta. 

En referencia a tu pregunta, la exploración del uranio, como la de cualquier otro mineral metálico o no, es un proceso mucho más complejo que la simple utilización de un monitor de contaminación o un dosímetro.

En primer lugar, hay que pensar que el uranio viene asociado a determinadas formaciones geológicas, como puede ser el granito, por lo que es necesario centrarse en determinadas zonas donde ya se pueda pensar previamente en la existencia de un determinado mineral, en este caso mineral de uranio.

En general, se utilizan procedimientos geofísicos, es decir, el uso de métodos físicos y matemáticos para determinar las propiedades físicas de las rocas. Entre estos destacan la fotografía aérea, la gravimetría, la magnetometría, la geosísmica o la aplicación de corrientes eléctricas.

Una vez valorada la potencial presencia de un mineral, se realizan una serie de perforaciones de las que se extraen testigos a distintas profundidades que se analizan en laboratorio para determinar su composición.

Todas estas campañas de exploración necesitan disponer de grandes recursos económico-financieros y técnicos, así como del conocimiento y la experiencia de personal altamente cualificado.

Esperamos haber aclarado tus dudas.

Diferencia entre radiación ionizante y no ionizante


Pregunta: 
¿Cuál es el concepto de radiación, y qué diferencia hay entre radiación ionizante y no ionizante?

Nombre: Heraldo

Actividad: Estudiante Universidad

Respuesta:

Estimado Heraldo:

Muchas gracias por contactar con Foro Nuclear y trasladarnos su consulta. Adjuntamos las respuestas a lo que nos plantea:


La radiactividad fue descubierta por el científico francés Antoine Henri Becquerel en 1896. El descubrimiento tuvo lugar de una forma casi ocasional: Becquerel realizaba investigaciones sobre la fluorescencia del sulfato doble de uranio y potasio y descubrió que el uranio emitía espontáneamente una radiación misteriosa. Esta propiedad del uranio —después se vería que hay otros elementos que la poseen— de emitir radiaciones, sin ser excitado previamente, recibió el nombre de radiactividad.

El descubrimiento dio lugar a un gran número de investigaciones sobre el tema. Quizás las más importantes en lo referente a la caracterización de otras sustancias radiactivas fueron las realizadas por el matrimonio, también francés, Pierre y Marie Curie, quienes descubrieron el polonio y el radio, ambos en 1898.

La naturaleza de la radiación emitida y el fenómeno de la radiactividad fueron estudiados en Inglaterra por Ernest Rutherford, principalmente, y por Frederick Soddy. Como resultado pronto se supo que la radiación emitida podía ser de tres clases distintas, a las que se llamó alfa, beta y gamma, y que al final del proceso el átomo radiactivo original se había transformado en un átomo de naturaleza distinta, es decir, había tenido lugar una transmutación de una especie atómica en otra distinta. También se dice (y esta es la terminología actual) que el átomo radiactivo ha experimentado una desintegración.

Hoy sabemos que la radiactividad es una reacción nuclear de "descomposición espontánea"; es decir, un nucleido inestable se descompone en otro más estable que él, a la vez que emite una "radiación". El nucleido hijo (el que resulta de la desintegración) puede no ser estable, y entonces se desintegra en un tercero, el cual puede continuar el proceso, hasta que finalmente se llega a un nucleido estable. Se dice que los sucesivos nucleidos de un conjunto de desintegraciones forman una serie radiactiva o familia radiactiva.

Digamos, por último, que son radiactivos todos los isótopos de los elementos con número atómico igual o mayor a 84 (el polonio es el primero de ellos), y que hoy se obtienen en el laboratorio isótopos radiactivos de elementos cuyos isótopos naturales son estables; es la llamada radiactividad artificial. La primera obtención en el laboratorio de un isótopo artificial radiactivo (es decir, el descubrimiento de la radiactividad artificial) la llevó a cabo en 1934 el matrimonio formado por Frédéric Joliot e Irene Curie, hija de los esposos Curie.

Por lo que respecta a las radiaciones ionizantes, el término radiación se emplea genéricamente para designar la energía electromagnética o las partículas materiales que, a partir de un foco emisor, se propagan en el espacio. Esta propagación, en ausencia de campos que influyan sobre la radiación, es rectilínea (en forma de "rayos", a lo cual alude el nombre).

Determinadas radiaciones son capaces de producir iones (partículas cargadas, por ejemplo, por arranque de electrones de sus átomos) a su paso por la materia, por lo que reciben el nombre genérico de radiaciones ionizantes: en unos casos la radiación está formada por partículas cargadas que poseen energía cinética suficiente para producir iones en su colisión con los átomos que encuentran a su paso (se las llama, por eso, radiaciones directamente ionizantes); en otros casos la radiación está formada por partículas no cargadas que pueden dar lugar en la materia a la liberación de partículas directamente ionizantes, por lo que reciben el nombre de radiaciones indirectamente ionizantes.

Las principales radiaciones ionizantes, son: las radiaciones alfa, beta, y gamma, los rayos X y los neutrones. De ellas, las dos primeras son radiaciones directamente ionizantes, y las demás son indirectamente ionizantes.

Puedes encontrar más información sobre Física Nuclear en nuestra publicación 22 cuestiones sobre la energía

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La desintegración de los elementos radiactivos


Pregunta: 
¿Cuánto tarda un residuo radiactivo en llegar a cero la emisión radiactiva?

Nombre: Roberto

Actividad: Profesional docente

Región: Sevilla, España

Respuesta:

Estimado Roberto:

Muchas gracias por contactar con Foro Nuclear y trasladarnos su consulta. Adjuntamos las respuestas a lo que nos planteas:

La desintegración de un elemento radiactivo es un proceso estadístico; ello quiere decir que si consideramos un determinado átomo radiactivo no podemos conocer en qué momento tendrá lugar su desintegración, pero si tomamos un número muy grande de átomos de un mismo nucleido, podemos conocer la ley que, como promedio, sigue el conjunto en su desintegración.

Se demuestra que la probabilidad de que se desintegre un átomo radiactivo permanece constante a lo largo del tiempo. Ello se traduce en que al desintegrarse una sustancia radiactiva la cantidad de ella que no se ha desintegrado disminuye exponencialmente con el tiempo. Se llama periodo de semidesintegración al tiempo que ha de transcurrir para que la cantidad de sustancia radiactiva se haya reducido a la mitad.

En función del periodo de semidesintegración (que puede variar entre fracciones muy pequeñas de segundo a millones de años) de los radionucleidos contenidos en los residuos, se puede hacer la siguiente clasificación:

• Residuos radiactivos de baja y media actividad: aquellos que contienen isótopos cuyo periodo de semidesintegración es inferior a 30 años.

• Residuos radiactivos de alta actividad y larga vida: aquellos que contienen cantidades apreciables de isótopos cuyo periodo de semidesintegración es superior a 30 años.

Este criterio condiciona las soluciones a poner en práctica a largo plazo por cuestiones de riesgo potencial, ya que el periodo de semidesintegración da idea del tiempo necesario para que un radionucleido reduzca su actividad hasta niveles aceptables. Así, los residuos de vida corta reducen su actividad inicial a menos de la milésima parte en un plazo máximo de 300 años, es decir, 10 periodos; sin embargo, los residuos de vida larga pueden conservar una actividad apreciable durante miles de años.

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Rendimiento del uranio


Pregunta: ¿Cuánta energía (en Kwh) se extrae de un kilo de uranio? ¿Qué rendimiento tiene cada kilo de uranio utilizado en las centrales?

Nombre: Alfonso

Región: Bilbao, España

Respuesta:

Estimado Alfonso:

Muchas gracias por confiar en Foro Nuclear para resolver su consulta. 

Considerando una central nuclear de agua a presión (PWR) tipo de 1.000 MWe de potencia instalada, su producción anual media es de unos 8.500 GWh, o lo que es lo mismo, 8.500.000.000 kWh.

El combustible utilizado en esta central nuclear tipo está en forma de UO2, y en cada parada de recarga se sustituyen una tercera parte de los aproximadamente 150 elementos combustibles que forman su núcleo, con un peso de unas 30 toneladas de UO2, o lo que es lo mismo, 30.000 kg de UO2.

Puesto que la parada de recarga se realiza habitualmente cada 18 meses, el uso anualizado de UO2 es de 20.000 kg de UO2.

Por tanto, dividiendo la energía producida entre el UO2 utilizado, se obtiene un valor de 425.000 kWh por cada kg de UO2.

De otra manera, también se puede decir lo siguiente: teniendo en cuenta que el consumo anual de una familia tipo española (la formada por 4 personas) es de entre 3.500 y 5.000 kWh, la producción anual de una central PWR tipo da suministro a entre 1,7 y 2,4 millones de familias u hogares.

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Uranio, energía y piscinas de combustible


Pregunta: 
¿Cuánto uranio enriquecido necesita un reactor para funcionar, cuánta energía se obtendría por cada carga del reactor y qué pasa con el agua de las piscinas donde se guarda el combustible usado?

Nombre: Gemma Estopiñá

Actividad: Profesora de instituto

Región: España

Respuesta:

Estimada Gemma:

Muchas gracias por contactar con Foro Nuclear y trasladarnos su consulta. Adjuntamos las respuestas a lo que nos plantea:

¿Cuánto uranio enriquecido necesita un reactor para funcionar?

Una central tipo de 1.000 MW de potencia eléctrica instalada realiza habitualmente su parada de recarga cada 18 meses. En cada una de esas paradas de recarga se sustituye aproximadamente una tercera parte de los elementos combustibles, unos 50 elementos. El contenido en uranio es de unas 30 toneladas, por lo que la necesidad anual de uranio para el funcionamiento de una central nuclear es de unas 20 toneladas de uranio enriquecido en forma de UO2.

¿Cuánta energía se obtendría por cada carga del reactor?

La energía eléctrica producida anualmente por esa central tipo de 1.000 MW de potencia eléctrica instalada es de unos 8.000 GWh (media habitual de las centrales del parque nuclear español, teniendo en cuenta que el funcionamiento medio es de 8.000 horas/año del total de 8.760 horas de un año completo).

Esta cantidad de electricidad es suficiente para el consumo anual de 2 millones de hogares.

¿Qué pasa con el agua de las piscinas donde se guarda el combustible usado?

El  agua se recircula en un circuito cerrado a través de una serie de sistemas y filtros, con el doble objetivo de ser enfriada (el combustible irradiado produce una cierta cantidad de calor que debe ser evacuado - refrigerado - por dicha agua) y de ser descontaminada/purificada (puesto que en el combustible irradiado aún se producen algunas reacciones de fisión espontáneas que generan algunos elementos químicos radiactivos que pueden pasar al agua de refrigeración, contaminándola).

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