Energia nuclear
Una central o planta nuclear és una instal·lació industrial emprada per a la generació d'energia elèctrica a partir d'energia nuclear. L'energia nuclear és l'energia que s'obté en manipular l'estructura interna dels àtoms. Es pot obtenir mitjançant la divisió del nucli (fissió nuclear) o la unió de dos àtoms (fusió nuclear).
Fissió nuclear
La fissió nuclear és una de les dues reaccions possibles que es produeixen quan treballem amb energia nuclear.
En energia nuclear anomenem fissió nuclear a la divisió del nucli d'un àtom. El nucli es converteix en diversos fragments amb una massa gairebé igual a la meitat de la massa original més dos o tres neutrons.
La fissió nuclear pot ocórrer quan un nucli d'un àtom pesat captura un neutró, o pot ocórrer espontàniament.
Fusió nuclear
La fusió nuclear és una reacció nuclear en què dos nuclis d'àtoms lleugers, en general l'hidrogen i els seus isòtops (deuteri i triti), s'uneixen per formar un altre nucli més pesat, alliberant una gran quantitat d'energia (veure la definició d'energia ).
Un exemple clar el veiem cada dia en l'energia solar que té l'origen en la fusió de nuclis d'hidrogen, generant-se heli i alliberant una gran quantitat d'energia que arriba a la Terra en forma de radiació electromagnètica.
Per efectuar les reaccions de fusió nuclear, s'han de complir els següents requisits:
*Temperatura molt elevada per separar els electrons del nucli i que aquest s'aproximi a un altre vencent les forces de repulsió electrostàtiques. La massa gasosa composta per electrons lliures i àtoms altament ionitzats s'anomena PLASMA.
*Confinament necessari per mantenir el plasma a elevada temperatura durant un temps mínim.
*Densitat del plasma suficient perquè els nuclis estiguin a prop els uns dels altres i puguin lloc a reaccions de fusió.
Es troben en desenvolupament dos mètodes de confinament:
*Fusió nuclear per confinament inercial (FCI): Consisteix en crear un mitjà tan dens que les partícules no tinguin gairebé cap possibilitat d'escapar sense xocar entre si. Una petita esfera composta per deuteri i triti és impactada per un feix de làser, provocant la seva implosió. Així, es fa centenars de vegades més densa i explotar sota els efectes de la reacció de fusió nuclear.
*Fusió nuclear per confinament magnètic (FCM): Les partícules elèctricament carregades del plasma són atrapades en un espai reduït per l'acció d'un camp magnètic. El dispositiu més desenvolupat té forma toroidal i s'anomena TOKAMAK.
TOKAMAK: La pacrònim del rus "toroidal'naya kamera s magnitnymi katushkami" (en català cambra toroidal amb bobines magnètiques), és un aparell l'objectiu és obtenir la fusió de partícules de plasma, el que generaria grans quantitats d'energia, per així aconseguir la reacció nuclear de fusió de dues partícules lleugeres en una partícula més estable de pes mitjà i produir una energia en relació amb l'equivalència d'Einstein: E= m · c2
Tokamak
Avantatges
*En la medicina, ha tingut importants aportacions: emissions de radiació (per diagnòstic i teràpia), com els raigs X i ressonàncies magnètiques, radiofàrmacs, que principalment consisteix en la introducció de substàncies al cos, que poden ser monitoreadas des de l'exterior.
*En l'alimentació ha permès, per mitjà de les radiacions ionitzants, la conservació d'aliments. També s'ha aconseguit un augment en la recol·lecció d'aliments, ja que s'ha combatut plagues, que creaven pèrdues en les collites.
*En l'agricultura, es poden esmentar les tècniques radioisotòpiques i de radiacions, les quals són usades per crear productes amb modificació genètica, com donar més color a alguna fruita o augmentar la seva mida.
Inconvenients
*Hi ha un alt risc de contaminació en cas d'accident o sabotatge.
*Es produeixen residus radioactius que són difícils d'emmagatzemar i són actius durant molt de temps.
*Té un alt i prolongat cost de les instal·lacions i manteniment de les centrals nuclears.
Pot usar-se amb finalitats no pacífiques.
Energia hidràulica.
L'energia hidràulica es basa en aprofitar la caiguda de l'aigua des de certa altura. L'energia potencial, durant la caiguda, es converteix en cinètica. L'aigua passa per les turbines a gran velocitat, provocant un moviment de rotació que finalment es transforma en energia elèctrica per mitjà dels generadors.
Països productors
A principis de la dècada dels noranta, les primeres potències productores d'energia hidroelèctrica eren Canadà i Estats Units. Canadà obté un 60% de la seva electricitat de centrals hidràuliques.
Arreu del món, aquest tipus d'energia representa aproximadament la quarta part de la producció total d'electricitat, i la seva importància segueix en augment. Els països on constitueix font d'electricitat més important són Noruega (99%), Zaire (97%) i Brasil (96%). La central d'Itaipú, al riu Paraná, està situada entre Brasil i Paraguai, es va inaugurar el 1982 i té la major capacitat generadora del món. Com a referència, la presa Grand Coulee, als Estats Units, genera uns 6.500 MW i és una de les més grans.
En alguns països s'han instal · lat centrals petites, amb capacitat per generar entre un quilowatt i un megawatts. En moltes regions de la Xina, per exemple, aquestes petites preses són la principal font d'electricitat. Altres nacions en vies de desenvolupament estan utilitzant aquest sistema amb bons resultats.
Centrals hidroelèctriques
L'energia hidroelèctrica és una de les més rendibles. El cost inicial de construcció és elevat, però les seves despeses d'explotació i manteniment són relativament baixos. Així i tenen uns condicionants:
Les condicions pluviomètriques mitjanes de l'any han de ser favorables.
El lloc d'emplaçament està supeditat a les característiques i configuració del terreny pel qual discorre el corrent d'aigua.
Turbines:
*Les turbines poden ser de diversos tipus, segons els tipus de centrals: Pelton (salts grans i cabals petits), Francis (salt més reduït i major cabal), Kaplan (salt molt petit i cabal molt gran) i d'hèlix.
*Les centrals depenen d'un gran embassament d'aigua contingut per una presa. El cabal d'aigua es controla i es pot mantenir gairebé constant. L'aigua es transporta per uns conductes o canonades forçades, controlats amb vàlvules per adequar el flux d'aigua per les turbines que fa a la demanda d'electricitat. L'aigua surt pels canals de descàrrega.
Conceptes
*Nivell: horitzontalitat constant de la superfície d'un terreny, o de la superfície lliure dels líquids.
*Cota: valor de l'altura a la qual es troba una superfície respecte del nivell del mar.
*Cabal: quantitat de líquid, expressada en metres cúbics o en litres, que circula a través de cadascuna de les seccions d'una conducció, oberta o tancada en la unitat de temps.
*Salt d'aigua: pas brusc o caiguda de masses d'aigua des d'un nivell a un altre inferior. Numèricament s'identifica per la diferència de cota que es dóna en metres.
*Embassament: resulta d'emmagatzemar totes les aigües que aflueixen del territori sobre el qual està enclavat. Les dimensions de l'embassament depenen dels cabals aportats pel riu.
La seva capacitat útil és tota aquella aigua embassada per sobre de la presa de la central. La capacitat total inclou l'aigua no utilitzable.
Energia geotèrmica
L'energia geotèrmica és la calor interna de la Terra. És un fet conegut que al subsòl, sota la terra que trepitgem, la temperatura augmenta amb la profunditat, és a dir, hi ha un gradient tèrmic i, per tant un flux de calor des de l'interior de la Terra cap a l'exterior.
Conseqüència
Això és conseqüència de la seva estructura interna. La Terra està constituïda bàsicament per tres capes concèntriques: el nucli que és la més interna té una composició de ferro colat a una temperatura superior dels 4.000 º C, el mantell que és la capa intermèdia formada per silicats de ferro i magnesi té un gruix de 2.900 km i la seva temperatura varia des dels 4.000 º C en el seu contacte amb el nucli fins als 800-1000 º C de la seva superfície exterior que contacta amb l'escorça que és la capa més superficial i visible per l'home.
En determinats punts de la Terra el flux de calor és, però, anormalment elevat, arribant a aconseguir valors de fins a deu i vint vegades el flux mitjà esmentat. Aquestes àrees amb flux elevat coincideixen sempre amb zones d'existència de fenòmens geològics singulars, com són una activitat sísmica elevada, la formació de serralades en èpoques geològiques recents i una activitat volcànica actual o molt recent. Aquests fenòmens geològics representen diferents formes d'alliberament de l'energia interna de la Terra, l'explicació pot donar-se a la llum de la tectònica de plaques que regeix l'estructura de l'escorça de la Terra i la seva relació amb el mantell.
superficial i visible per l'home.
Dos tipus de energia geotèrmica
Aquesta diferència de l'escorça terrestre en àrees estables amb flux calorífic baix i àrees inestables amb flux calorífic molt elevat serveix per marcar els dos grans tipus d'energia geotèrmica conegudes: l'energia geotèrmica de baixa temperatura i l'energia geotèrmica d'alta temperatura.
