¿Qué sabemos acerca de la energía nuclear?

Borys Ledoshchuk, Profesor, MD, PhD, Kiev, Ucrania,

Supercourse, International Editorial Board

Energía nuclear, poder nuclear, plantas y bombas, medicina nuclear y protección nuclear

Referencia :Wikipedia

Energía nuclear - HistoriaEn 1898, el físico francés Pierre Curie y su esposa

polaca Maria Sklodowska-Curie

habían descubierto presente en un mineral, uranio, una sustancia la

cual emitía una gran cantidad de

radioactividad, la cual fue llamada radio.

Referencia :Wikipedia

Marie Curie,Sklodowska

Pierre Curie

Energía nuclear - HistoriaEn 1917

a Ernest Rutherford, el padre de la física nuclear, se le acredita la

división del átomo.

En 1932 John Cockcroft y Ernest Walton, intentaron dividir el núcleo atómico por medios enteramente artificiales, usando un acelerador de partículas

para bombardear litio con protones, y produciendo dos núcleos de helio.

Ernest Rutherford

Referencia :Wikipedia

Energía nuclear - Historia En 1932 James Chadwick descubrió el neutrón. En 1934 la fisión nuclear fue primero, experimentalmente alcanzada por Enrico Fermi en Roma, cuando su equipo bombardeó uranio con neutrones. En 1938, químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann, junto con los físicos austriacos Lise Meitner y el sobrino de Meitner, Otto Robert Frisch, condujeron experimentos con los productos del uranio bombardeado con neutrones.

Referencia :Wikipedia

Dos tipos básicos de radiación

- Radiación de partículas-Partículas alfa

- Partículas beta-Radiación electromagnética

- Ondas de radio-Microondas

- Luz ultravioleta- Radiación gamma

-Radiación X

γ

Partículas alfaPartículas alfa

(símbolo α ) son un tipo de radiación ionizante eyectada de algunos átomos inestables. Son grandes fragmentos subatómicos consistentes de dos protones y dos neutrones.

Emisor alfa Número atómico

americio-241 95

plutonio-236 94

uranio-238 92

torio-232 90

radio-226 88

radón-222 86

polonio-210 84

Partículas betaHay muchos emisores beta:tritiocobalto-60estroncio-90tecnecio-99yodo-129 yodo-131cesio-137

Partículas beta son partículas subatómicas liberadas del núcleo de algunos átomos radioactivos. Son equivalentes a los electrones. La diferencia es que las partículas beta se originan en el núcleo y los electrones fuera de él.

Rayos gammaUn rayo gamma es un paquete de energía electromagnética – un fotón. Fotones gamma son los fotones más energéticos del espectro electromagnético. Rayos gamma (fotones gamma) son emitidos del núcleo de átomos inestables (radioactivos).

Radionúclidos emisores de radiación gamma son las fuentes de radiación más utilizados. Los tres radionúclidos más útiles son: cobalto-60, cesio-137, tecnecio-99 m.

Fuentes de alta radiaciónFuentes naturales Fuentes hechas por el hombre

El cuerpo humano

Materiales de construc- ción

Rayos cósmicos (radiación del sol y del espacio exterior)

La tierra

Dosis anual (mrem/año)

Dosis anual (mrem/año)

Producción de energía nuclear

Bombas atómicas

Médico (diagnóstico por rayos X)

Productos, televisores a color

Energía nuclear- HistoriaEn los Estados Unidos - el primer reactor por el hombre, conocido como Chicago Pile-1, que alcanzó el púnto crítico el 2 de diciembre de 1942. Este trabajo se convirtió en parte del Proyecto Manhattan, que construyó grandes reactores de en el sitio Hanford para generar plutonio para su uso en las primeras armas nucleares, que fueron utilizados en las ciudades de Hiroshima y Nagasaki.

Bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki

Foto tomada a nivel de tierra de la bomba de Nagasaki

Energía nuclearLa electricidad se genera por primera vez por un reactor nuclear el 20 de diciembre de 1951, en el EBR-I, cerca de la estación experimental de Arco, Idaho, que inicialmente produjo cerca de 100 kW (el reactor de Arco fue también el primero en experimentar fusión parcial, en 1955 ).

Energía nuclearLa primera planta de energía nuclear en Rusia y la primera en el mundo en producir electricidad, fue el reactor Obninsk 5MWe, en 1954.

Panel de control de la planta nuclear Obninsk. Foto: Ilya Varlamov

Reactor AM-1 fue cerrado 2002. Foto: Alexander Belenky / BFM.ru

Plantas de energía nuclear

En 2009, 15% de la electricidad en el mundo se produjo en plantas nucleares, a pesar de la preocupación acerca de la seguridad y manejo de desechos radioactivos. Se han construido más de 150 buques que usan propulsión nuclear.

Plantas de energía nuclear

Muchos países permanecen activos en el desarrollo de plantas nucleares, incluyendo China, India, Japón y Pakistán. Todos desarrollando de forma activa y rápido, la tecnología térmica, Corea del Sur y Estados Unidos, desarrollando sólo la tecnología térmica, y Sudáfrica y China, desarrollando versiones del PBMR.

Plantas de energía nuclear

Mapa mundial de reactores nucleares (útil para objetivos

militares)

Ciclo de Combustible

nuclear

Mina

Ciclo de combustible nuclear

• Minería del uranio• Conversión y enriquecimiento• Fabricación de combustible• POTENCIA DEL REACTOR• Reprocesamiento, o• Manejo de desechos radioactivos

– Bajo nivel en lugares comerciales– Alto nivel en las plantas o en las subterráneas

Proceso del reactor nuclear

Reactor de agua presurizada

Condensador

Estructura de contención

Turbina

Generador

Flujo

Bomba

Bomba

Agua caliente

Agua

Co

mb

ust

ible

Neutrón, antes de la fisión

Fragmentos radioactivos de la fisión

Reacciones de fisión “alimentadoras”

1ª fisión 2ª fisión

Cubierta

protectora

Cavidad con canasta de combustible

Escudo externo

Cuerpo de acero

Sellos

metálicos

Historia de armas

nucleares

Primeras armas atómicas

LA PRUEBA TRINITY

Bomba Nuclear

Bomba Tsar

Khariton fue uno de los físicos del grupo de elite, que con Igor Kurchatov iniciaron el programa de armas atómicas soviético en los 40’s. Ayudó a encontrar el secreto complejo de armas nucleares en Sarov, renombrado Arzamas-16 (y apodo de "Los Arzamas"), en Abril de 1946 y fue el primer director científico, un aposición que matuvo 45 años.

Yuli Khariton, uno de los padres del programa de armas nucleares soviético

La bomba Atómica Soviética: 1939-1955

Armas nucleares

Armas nucleares

Club Nuclear de Bombas Nucleares

TNP Estados con armas nucleares (China, Francia, Rusia, Reino Unido, Estados Unidos) No TNP Estados con armas nucleares (India, Corea del norte, Pakistán)Estados con armas nucleares no declaradas (Israel)Estados que se sospecha tengan programas de armas nucleares (Irán, Siria) Armas de la OTAN con receptores de armas compartidas Estados que anteriormente poseían armas nucleares

Mejora de armas

Medicina nuclear general

Medicina nuclear es una rama de la imagenología médica que usa pequeñas cantidades de material radioactivo para diagnosticar o tratar una variedad de enfermedades

Consumo de energía en el mundo

Reference: IEA

Países que estarán usando energía nuclear durante 2015-2030

• América Latina: 3 + 2 nuevas (Chile, Perú)• Europa Occidental: 9 + 3 nuevas (Italia, Portugal, Turquía)• Europa del Este: 10 + 3 nuevas (Bielorrusia, Kazajstán,

Polonia)• África: 1 + 5 nuevas (Argelia, Egipto, Libia, Marruecos,

Túnez)• Medio Oriente y Asia del Sur: 3 + 1 nuevas (Bangladesh)• Asia Sudoriental y el Pacífico: 0 + 4 nuevas (Australia,

Indonesia, Malasia, Tailandia)• Lejano Oriente: 3 + 3 nuevas (Corea del Norte, Filipinas,

Vietnam))

Referencia: IAEA

Contenido relativo de energía de fuentes naturales de combustible

Carbón - 8,7%

U-238 - 86,7%

Gas - 3,4%Petróleo - 0,8%

U-235 - 0,4%

Energía nuclear KWh/cap en diferentes regiones (2007)

Referencia: IEA

NorteAmérica Europa occidental Europa del este Lejano este Otros

Catástrofes nucleares una guerra nuclear importante; un conflicto militar en la que pocas explosiones nucleares tienen

lugar; los militares (llamados "quirúrgicos") con empleo de las pocas

explosiones nucleares contra objetivos específicos; la destrucción de una ciudad por una explosión nuclear producida

por un comando terrorista; la contaminación deliberada radiactivos a gran escala de una zona

habitada; la explosión accidental de un arma nuclear u otros accidentes con

armas nucleares; un grave accidente en una central nuclear civil, por lo general en

un reactor nuclear que produce electricidad.

Accidentes Nucleares y de Radiación

Kyshtym waste disaster, 1957

– Explosion at Soviet weapons factory forces evacuation of over 10,000 people in Ural Mts.

– Area size of Rhode Island still uninhabited; thousands of cancers reported

Orphans

Accidente de radiación- el desastre Mayak

Accidentes Nucleares y de Radiación

Planta nuclear de la Isla de Tres Millas, 1979

Pripyat, Ucrania. Foto tomada por Jason Minshull

El reactor nuclear después del desastre. Reactor 4 (centro). Edificio de la turbina (abajo a la izquierda). Reactor 3 (centro derecha)

Accidentes nucleares y de radiación

April 26, 1986

Desastre de Chernobyl

   Las medidas profilácticas pendientes fueron realizadas en amplios territorios de Ucrania, Rusia y Bielorrusia, para minimizar la irradiación de la población.Número total de las personas reubicadas fue de más de 150 mil personas.

Desastre de Chernobyl

Desastre de Chernobyl La evaluación positiva de los

resultados de salud de la catástrofe de Chernobyl y la prevención de los posibles efectos negativos futuro, está en la combinación de la comunidad científica internacional, los esfuerzos financieros y humanitarios para la solución de estos problemas.

Chernobyl hoyChernobyl masivamente evacuaron a turistas de países occidentales.

Actualmente, el objeto “Refugio" está clasificado como un sitio de almacén en la superficie (almacén temporal) de desechos radioactivos espontáneos

(RAW).

“Refugio" está equipado con sistemas que

monitorean la situación

radiológica dentro del lugar, así como

con sistemas de control de

estructuras del edificio.

Accidentes nucleares y de radiación

Embarcaciones nucleares

Riesgo de terrorismo(nuevo reto a la industria)

Jet del 9/11 pasó cerca de Indian Point

• Mayor usuarios industriales de agua, electricidad

– Paducah, KY, Oak Ridge, TN, Portsmouth, OH• Cáncer y leucemia entre trabajadores

– Incendios y exposición masiva.– Planta de fabricación Karen Silk en

Oklahoma.• Riesgo de robo de material de la bomba.

Riesgos de enriquecimiento y fabricación de combustible

Hay tres factores que afectan a la exposición del cuerpo a la radiación:

blindajedistancia

tiempo

Distancia

Fuente radioactiva

Tiempo

Protección nuclear

Protección nuclear

Referencias