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Estados Unidos es el mayor productor mundial de energía nuclear. En 2016, generó 805 mil millones de kilovatios hora (kWh) de electricidad. Eso es más del 30 por ciento de los 2. 4 billones de kWh de energía nuclear producidos en todo el mundo. Francia es el segundo mayor productor (418 mil millones de kWh), seguido de Rusia (169.1 mil millones de kWh), Corea del Sur (149. 2 mil millones de kWh), China (123.8 mil millones de kWh) y Canadá (98.6 mil millones de kWh) .
(Las cifras que no provienen de Estados Unidos corresponden a 2014. Las últimas cifras no están disponibles.)
El liderazgo de los Estados Unidos surgió de su papel histórico como pionero del desarrollo de la energía nuclear. El primer reactor comercial de agua presurizada, Yankee Rowe, comenzó en 1960 y funcionó hasta 1992. (Fuente: "Nuclear Power in the USA", World Nuclear Association, abril de 2017)
Centrales nucleares
Hay 99 centrales nucleares en funcionamiento en treinta estados. La mayoría se encuentra al este del río Mississippi (ver mapa). Generan entre $ 40 y $ 50 mil millones cada uno en ventas de electricidad y crean más de 100 mil empleos. Cada dólar gastado por el reactor promedio genera $ 1. 87 en la economía de los Estados Unidos. (Fuente: "Beneficios económicos de la energía nuclear", Instituto de Energía Nuclear, abril de 2014).
U. S. centrales nucleares generaron 19. 7 por ciento de los 4. 079 billones de kWh de la producción total de electricidad de EE. UU. En 2016. Fue segundo después del carbón (30 por ciento) y el gas natural (34 por ciento).
Es mayor que la hidroelectricidad (6. 5 por ciento) y otras fuentes alternativas, incluida la energía eólica (8. 4 por ciento).
También hay 36 reactores de prueba en universidades de investigación (ver mapa). Se usan para crear pequeñas cantidades de radiación para experimentos. Aquí es donde los científicos estudian los neutrones y otras partículas subatómicas, examinan los componentes automotrices y médicos y aprenden cómo tratar mejor el cáncer.
(Fuente: "Información general sobre los reactores de prueba e investigación", NRC, 18 de agosto de 2011).
¿Cómo funciona la energía nuclear?
Todas las centrales eléctricas calientan el agua para producir vapor, lo que convierte un generador en electricidad. En las centrales nucleares, ese vapor lo produce el calor generado por la fisión nuclear. Es cuando un átomo se divide, liberando enormes cantidades de energía en forma de calor.
El uranio 235 se usa como combustible porque se rompe fácilmente cuando colisiona con un neutrón. Una vez que eso sucede, los neutrones del uranio comienzan a colisionar con sus otros átomos. Esto comienza una reacción en cadena. Es por eso que las bombas nucleares son tan poderosas.
En un generador nuclear, la reacción en cadena está controlada por varillas especiales que absorben el exceso de neutrones de forma inocua. Estas barras de control se colocan al lado de las barras de combustible, que contienen gránulos de combustible de uranio.Más de 200 de estas barras se agrupan en lo que se conoce como un conjunto de combustible. Cuando los ingenieros quieren ralentizar el proceso, bajan más barras de control hacia el conjunto. Cuando quieren más calor, levantan las varillas. (Fuente: "¿Cómo funcionan las plantas nucleares?" Duke Energy.)
Estados Unidos tiene dos tipos de centrales nucleares. Hay 65 reactores de agua a presión y 34 reactores de agua hirviendo.
Difieren en cómo se transfiere el calor del reactor al generador.
Los reactores de agua a presión usan alta presión para evitar que el agua en el reactor hierva. Esto le permite calentar a niveles súper altos. El calor se transfiere a través de tuberías a un recipiente separado de agua en el generador. Crea el vapor que impulsa la turbina de electricidad. El agua del reactor luego vuelve a recalentarse. El vapor de la turbina se enfría en un condensador. El agua resultante se envía de vuelta al generador de vapor. Aquí hay una versión animada de un reactor de agua a presión.
Los reactores de agua en ebullición, por otro lado, usan agua hirviendo para crear directamente el vapor para impulsar el generador. Aquí hay una versión animada del reactor de agua hirviendo.
Lo más importante es que todo el proceso se lleva a cabo en un entorno contenido para proteger al mundo exterior de cualquier contaminación.
Las plantas de energía pueden enfriarse e incluso detenerse rápidamente. (Fuente: "¿Cómo funciona la energía nuclear?", UNAE.)
Ventajas
Las centrales nucleares no emiten ningún tipo de gases de efecto invernadero, a diferencia del carbón y el gas natural.
Crean 0. 5 trabajos por cada megawatt hora (mWh) de electricidad producida. Esto es en comparación con 0. 19 empleos en el carbón, 0. 05 empleos en plantas a gas y 0. 05 en energía eólica. La única fuente de energía que crea más empleos / mWh es la energía solar fotovoltaica, con 1. 06 empleos / mWh. (Fuente: "Beneficios económicos de la energía nuclear", Instituto de Energía Nuclear, abril de 2014. )
Durante décadas, la energía nuclear ha tenido los costos operativos más bajos. En 1. 87 cent / kWh (cifras de 2008), es 68 por ciento del costo del carbón. Y hasta hace poco, era solo el 25 por ciento del costo del gas natural.
Los temores sobre el calentamiento global inhibieron la construcción de centrales eléctricas de carbón. Como resultado, de 1992 a 2005, se construyeron unos 270, 000 megavatios de energía de nuevas centrales eléctricas a gas. En ese momento, esas plantas parecían tener el menor riesgo de inversión. Como resultado, solo se conectaron 14,000 MWe de nueva capacidad nuclear y de carbón. Ayudó a impulsar los precios del gas natural, obligando a los grandes usuarios industriales a ir a la costa e impulsando los costos de la electricidad a gas a 10 centavos / kWh.
Desventajas
Hay dos enormes desventajas para la energía nuclear, gracias a la naturaleza radiactiva de su fuente de combustible.
1. Un accidente en la planta podría liberar material radiactivo en el medio ambiente como una nube (formación similar a una nube) de gases y partículas radiactivos. Estas partículas son luego inhaladas o ingeridas por personas y animales o depositadas en el suelo.Las partículas están compuestas de átomos inestables que emiten energía en exceso, llamada radiación, hasta que se estabilizan. En dosis bajas, la radiación es inofensiva. Sin embargo, después de una fusión nuclear, las grandes dosis destruyen las células vivas y pueden causar mutaciones, enfermedades y la muerte.
El impacto potencial de una fusión nuclear puede ser catastrófico, como se ve en Chernobyl y Fukushima, aunque las posibilidades de que ocurra tal incidente son raras. El único desastre nuclear de los Estados Unidos fue en Three Mile Island en 1979 cuando las barras de combustible radiactivo se derritieron parcialmente. Solo se liberó una pequeña cantidad de gas radiactivo. No hubo efectos medibles en la salud. Sin embargo, no se construyeron nuevas centrales nucleares durante 30 años.
Casi tres millones de estadounidenses viven a menos de 10 millas de una planta en funcionamiento. Arriesgan la exposición directa a la radiación en caso de accidente. Si usted es una de esas personas, así es como prepararse para un accidente.
2. La eliminación de desechos nucleares es una gran desventaja. Los desechos de bajo nivel provienen del contacto con el combustible nuclear en las operaciones cotidianas. Se desecha en el sitio o se envía a una instalación de residuos de bajo nivel en uno de los 37 estados. (Fuente: "Basura de bajo nivel", Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos.)
Los desechos de alto nivel consisten en combustible gastado. Toma cientos de miles de años para desactivarse. Por el momento, 70,000 toneladas de este combustible se almacenan en las propias centrales eléctricas. (Fuente: "Faff and Fallout", The Economist, 29 de agosto de 2015).
En la Ley de Política de Desechos Nucleares de 1982, el Congreso le dijo a la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos que diseñara, construyera, operara y finalmente desmantelara un repositorio geológico para la eliminación de desechos de alto nivel en Yucca Mountain, Nevada.
Los funcionarios locales no quieren el peligro en su estado. Retrasaron su desarrollo hasta 2013 cuando la NRC ganó su caso en el Tribunal de Apelaciones de los Estados Unidos. En 2015, el NRC completó una evaluación de seguridad y comenzó a trabajar en una Declaración de Impacto Ambiental. (Fuente: "Eliminación de residuos de alto nivel", Comisión Reguladora Nuclear de los EE. UU.)
El futuro de la energía nuclear de los EE. UU.
La demanda eléctrica anual de EE. UU. Aumentará un 28 por ciento para 2040. Con el aumento de los precios del petróleo y el gas sobre el calentamiento global, la energía nuclear ha comenzado a verse atractiva de nuevo. A fines de la década de 1990, la energía nuclear se vio como una forma de reducir la dependencia del petróleo y el gas importados. Este cambio de política allanó el camino para un crecimiento significativo de la capacidad nuclear.
La Ley de Política Energética de 2005 proporcionó incentivos financieros para la construcción de centrales nucleares avanzadas. También hubo tres iniciativas regulatorias que facilitaron el camino:
- Un proceso de certificación de diseño racionalizado.
- La provisión para los permisos iniciales del sitio.
- La combinación del proceso de licencia de construcción y operación.
Desde 2007, las empresas han solicitado 24 licencias para nuevos reactores nucleares. Hay cuatro nuevas plantas en construcción. Westinghouse está construyendo dos en Georgia y dos en Carolina del Sur.(Fuente: "Westinghouse Buys CB & I's Nuclear Unit", The Wall Street Journal, 29 de octubre de 2015)
Por otro lado, el fracking de petróleo de esquisto bituminoso y gas natural ha convertido al gas en una alternativa asequible a la modernización de antiguas centrales nucleares. Como resultado, cuatro plantas se han cerrado en los últimos dos años. Mantener viejas plantas de energía nuclear corriendo cuesta más que construir nuevas plantas a gas. Es incluso más costoso que restaurar las viejas centrales eléctricas de carbón para gas natural.
Por lo tanto, el futuro de la expansión de la energía nuclear en los Estados Unidos depende de los precios del gas natural. Si vuelven a crecer y se mantienen altos, se espera que la atención vuelva a la generación de energía nuclear. (Fuente: "Se cierra otro reactor, marcando una nueva realidad para la energía nuclear de Estados Unidos", National Geographic, 1 de enero de 2015)
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