Fenómenos Atómicos y Nucleares

La historia de la energía nuclear es una que entrelaza el descubrimiento científico, la ingeniosidad tecnológica, la dinámica geopolítica y la controvertida búsqueda de una poderosa fuente de energía. Los materiales nucleares son parte de la corteza terrestre y lo han sido durante millones de años, sin embargo, la capacidad de aprovechar de manera segura la energía nuclear para la generación moderna de energía es más reciente de lo que uno podría pensar. Comenzando con los avances de principios del siglo XX en la estructura del átomo y continuando hasta los debates actuales que rodean su implementación, la energía nuclear ha sido un tema de fascinación mundial durante más de un siglo.

Las raíces de la energía nuclear se remontan a finales del siglo XIX y principios del XX, cuando los físicos pioneros comenzaron a desentrañar los misterios de la estructura atómica. Al revelar que los átomos podían dividirse para liberar inmensas cantidades de energía, el trabajo innovador de figuras como Marie Curie, Ernest Rutherford y Niels Bohr ayudó a sentar las bases para la energía nuclear. Sin embargo, no fue hasta 1939 que la fisión nuclear, el proceso de dividir átomos para liberar energía, se demostró experimentalmente.

La primera reacción nuclear en cadena controlada ocurrió en Chicago durante el Proyecto Manhattan durante tiempos de guerra en 1942, un esfuerzo de investigación y desarrollo ultrasecreto que condujo a la creación de armas atómicas. Tres años después, se probó la primera arma nuclear en Nuevo México, y en 1948, los reactores atómicos fueron los primeros en generar electricidad en una planta de energía en Idaho. Si bien los avances en este momento demostraron traer avances tecnológicos significativos, también surgieron preocupaciones sobre la ética de usar energía atómica. En consecuencia, después de la guerra, el enfoque se desplazó hacia el aprovechamiento de la energía nuclear para fines pacíficos.

La energía nuclear prometía una forma de satisfacer las crecientes demandas de electricidad sin depender de los combustibles fósiles, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero y mitigando los impactos ambientales.

A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, la energía atómica experimentó tanto períodos de rápida expansión como períodos de estancamiento. En la década de 1950 y 1960, el mundo fue testigo del nacimiento de las primeras plantas de energía nuclear comerciales, marcando una nueva era para la energía limpia y abundante.

El potencial de la energía nuclear para revolucionar el panorama energético global fue recibido con entusiasmo, lo que llevó a la construcción de plantas de energía nuclear en todo el mundo. Sin embargo, incidentes catastróficos como el desastre de Chernobyl en 1986 y el desastre de Fukushima en 2011 plantearon preocupaciones sobre la seguridad nuclear y llevaron a una aprehensión pública con respecto a su implementación.

Sin embargo, a pesar de las controversias, la energía nuclear sigue siendo un componente crucial de la mezcla energética en muchos países, proporcionando una generación significativa de electricidad y contribuyendo a la seguridad energética. El desarrollo de diseños avanzados de reactores, incluidos los basados en torio y los reactores modulares pequeños, promete un futuro nuclear más seguro y sostenible.

Actualmente, el combustible más común para los reactores nucleares en todo el mundo es el uranio-235 (235U), un isótopo de uranio. Otros combustibles, como el torio, también se pueden utilizar, pero el uranio se ha convertido en la fuente convencional de la mayoría de la producción por diversas razones históricas, geopolíticas y técnicas. El aspecto físico crítico de la fisión controlada es la reacción en cadena que comienza cuando un neutrón divide un átomo de uranio. Dividir el átomo emite más neutrones, que luego dividen otros átomos. Durante la fisión, se pierde algo de masa, que se convierte en energía térmica, como se describe en E=mc2. Esa energía térmica se puede utilizar para generar vapor para hacer girar una turbina y generar electricidad.