El descubrimiento de la fisión nuclear se produjo en 1938, tras más de cuatro décadas de trabajo sobre la ciencia de la radiactividad y la elaboración de una nueva física nuclear que describiera los componentes de los átomos . Poco después del descubrimiento del proceso de fisión, se descubrió que un núcleo en fisión puede inducir más fisiones en el núcleo, induciendo así una reacción en cadena autosostenida. [3]
Una vez que esto se confirmó experimentalmente en 1939, los científicos de muchos países solicitaron a sus gobiernos el apoyo de la investigación de la fisión nuclear, justo en la cúspide de la Segunda Guerra Mundial , para el desarrollo de un arma nuclear . [4]
En los Estados Unidos, estos esfuerzos de investigación llevaron a la creación del primer reactor nuclear artificial, el Chicago Pile-1 , que alcanzó la criticidad el 2 de diciembre de 1942. El desarrollo del reactor fue parte del Proyecto Manhattan , el esfuerzo de los Aliados para crear bombas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial. Condujo a la construcción de reactores de producción de un solo propósito más grandes para la producción de plutonio apto para armas para su uso en las primeras armas nucleares. Estados Unidos probó la primera arma nuclear en julio de 1945, la prueba Trinity , y los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki tuvieron lugar un mes después.
La central nuclear de 1200 MWe Leibstadt en Suiza. El reactor de agua en ebullición (BWR), ubicado dentro de la estructura cilíndrica cubierta con cúpula, se ve empequeñecido en tamaño por su torre de enfriamiento . La estación produce un promedio anual de 25 millones de kilovatios-hora por día, suficiente para alimentar una ciudad del tamaño de Boston . [1]
Las primeras bombillas encendidas con electricidad generada por energía nuclear en EBR-1 en el Laboratorio Nacional Argonne -Oeste, 20 de diciembre de 1951. [2]
La ceremonia de botadura del USS Nautilus en enero de 1954. En 1958 se convertiría en el primer barco en llegar al Polo Norte . [5]
La central nuclear de Calder Hall en el Reino Unido, la primera central nuclear comercial del mundo.
La ciudad de Pripyat abandonada desde 1986, con la planta de Chernobyl y el arco del Nuevo Confinamiento Seguro de Chernobyl en la distancia.
Olkiluoto 3 en construcción en 2009. Fue el primer EPR , un diseño PWR modernizado, en comenzar la construcción.
Generación de energía nuclear (TWh) y reactores nucleares en funcionamiento desde 1997 [41]
Reproducir medios
Una animación de un reactor de agua a presión en funcionamiento.
Número de reactores civiles de generación de electricidad por tipo en 2014 [57]
PWR BWR GCR PHWR LWGR FBR
El ciclo del combustible nuclear comienza cuando el uranio se extrae, se enriquece y se convierte en combustible nuclear (1), que se entrega a una planta de energía nuclear . Después de su uso, el combustible gastado se entrega a una planta de reprocesamiento (2) o a un depósito final (3). En el reprocesamiento nuclear, el 95% del combustible gastado puede potencialmente reciclarse para volver a utilizarse en una central eléctrica (4).
Proporciones de los isótopos uranio-238 (azul) y uranio-235 (rojo) que se encuentran en el uranio natural y en el uranio enriquecido para diferentes aplicaciones. Los reactores de agua ligera utilizan uranio enriquecido al 3-5%, mientras que los reactores CANDU funcionan con uranio natural.
Composición típica del combustible de dióxido de uranio antes y después de aproximadamente 3 años en el ciclo de combustible nuclear de un solo ciclo de un LWR . [95]
Actividad del combustible UOx gastado en comparación con la actividad del mineral de uranio natural a lo largo del tiempo. [97] [95]
Recipientes de almacenamiento de barriles secos que almacenan conjuntos de combustible nuclear gastado
Los frascos de desechos nucleares generados por los Estados Unidos durante la Guerra Fría se almacenan bajo tierra en la Planta Piloto de Aislamiento de Desechos (WIPP) en Nuevo México . La instalación se considera una demostración potencial para almacenar combustible gastado de reactores civiles.
La mayoría de los envases de residuos, la química de reciclaje de combustible experimental a pequeña escala y el refinamiento de radiofármacos se llevan a cabo dentro de celdas calientes manipuladas a distancia .
Los conjuntos de combustible nuclear se inspeccionan antes de ingresar a un reactor de agua a presión en los Estados Unidos.
Proporción de la producción de electricidad procedente de la energía nuclear, 2015 [156]
Generación mundial de electricidad en 2019 por fuente (la generación total fue de 27 PWh ) [157] [158]
Carbón (37%)
Gas natural (24%)
Hidro (16%)
Nuclear (10%)
Viento (5%)
Solar (3%)
Otro (5%)
El generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones (MMRTG), utilizado en varias misiones espaciales como el rover Curiosity Mars
Tasas de muerte por contaminación del aire y accidentes relacionados con la producción de energía, medidas en muertes en el pasado por teravatios hora (TWh)
Tras el desastre nuclear de Fukushima Daiichi de 2011 , el peor accidente nuclear del mundo desde 1986, 50.000 hogares fueron desplazados después de que la radiación se filtró al aire, al suelo y al mar. [206] Los controles de radiación dieron lugar a la prohibición de algunos envíos de verduras y pescado. [207]
Calor de desintegración del reactor como una fracción de la potencia total después del apagado del reactor, utilizando dos correlaciones diferentes. Para eliminar el calor de desintegración, los reactores deben enfriarse después del cierre de las reacciones de fisión. La pérdida de la capacidad de eliminar el calor de descomposición provocó el accidente de Fukushima .
Arsenales de armas nucleares de Estados Unidos y URSS / Rusia , 1945-2006. El Programa de megavatios a megavatios fue la principal fuerza impulsora detrás de la fuerte reducción en la cantidad de armas nucleares en todo el mundo desde que terminó la guerra fría. [229] [230]
El crucero de misiles guiados USS Monterey (CG 61) recibe combustible en el mar (FAS) del portaaviones clase Nimitz USS George Washington (CVN 73).
La planta de energía nuclear de Ikata , un reactor de agua a presión que se enfría mediante la utilización de un intercambiador de calor de refrigerante secundario con una gran masa de agua, un enfoque de enfriamiento alternativo a las grandes torres de enfriamiento .
Emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de las tecnologías de suministro de electricidad, valores medios calculados por el IPCC [249]
Una comparación de los precios a lo largo del tiempo de la energía procedente de la fisión nuclear y de otras fuentes. El LCOE es una medida del costo actual neto promedio de la generación de electricidad para una planta generadora durante su vida útil.
Suministro mundial total de energía primaria de 162 494 TWh (o 13 792 Mtep ) por combustibles en 2017 (AIE, 2019) [302] : 6, 8
Aceite (32%)
Carbón / Turba / Esquisto (27,1%)
Gas natural (22,2%)
Biocombustibles y residuos (9,5%)
Nuclear (4,9%)
Hidro (2,5%)
Otros ( Renovables ) (1,8%)
Hoja de ruta de la generación IV del Laboratorio Nacional Argonne
Esquema del tokamak ITER en construcción en Francia.