Les centrals nuclears existeixen des de1951. Segons l'Organisme Internacional de l'Energia Atòmica de lesNacions Unides, OIEA, el1997 existien al món 430 centrals nuclears en funcionament, sumant unapotència elèctrica total neta de 362.817 MWe. El gener 2016 eren 441 centrals actius en trenta països i 64 en construcció, dels quals 21 a la Xina.[2] Se sol considerar el temps de vida d'una central nuclear en uns trenta anys. El problema major que presenten és que no se sap què fer amb elsresidus radioactius que generen.[3]
Esquema de funcionament d'una central nuclear amb reactor PWR.
En una central nuclear, l'energia s'extreu delnucli d'àtoms per mitjà de la sevafissió, ja que en trencar-se desprenen l'energia d'enllaç a l'interior de l'àtom que unia les partícules separades. La fissió nuclear és provocada de manera artificial i controlada. En aquesta, a un àtom d'unelement químic de grans dimensions se li dispara unneutró, una petita partícula a una certavelocitat, que trenca l'àtom (trencant el seunucli, format perneutrons iprotons enllaçats entre ells per enllaços molt energètics) en unareacció nuclearexotèrmica, a la qual es desprènenergia en forma decalor.
Perquè el balanç energètic surti a favor, és a dir, per a obtenir energia en comptes de gastar-la, cal que les reaccions nuclears siguinreaccions en cadena. Així, encara que es necessiti molta energia per aposar en marxa la reacció, després no se'n necessita tanta per a mantenir-la, i arriba un moment en el qual l'obtinguda és superior a la utilitzada. Per aconseguir això cal que l'element químic gran (en diempesant, amb una elevadamassa atòmica) sigui, a més,radioactiu. L'element que se sol utilitzar és unisòtop poc freqüent de l'urani.
Això es fa alreactor nuclear, on també es fan passar tubs amb unfluid anomenatrefrigerant, que s'encarrega de transportar la calor extreta de l'urani a fora del dipòsit,refredant-lo. Amb aquesta calor s'escalfaaigua fins que bull, i amb elvapor d'aigua a pressió es fan moure les aspes d'unaturbina, d'aquesta manera hem transformat l'energia calorífica enenergia mecànica. Llavors, elgenerador elèctric (o alternador) transforma aquestaenergia mecànica en energia elèctrica (oelectricitat).
Unreactor nuclear és un dispositiu que produeix calor, a base d'alliberar-la del nucli d'àtoms en ser trencats (fissionats) en ser bombardejats amb neutrons. En trencar-se cada nucli en dos fragments de fissió, a més d'alliberar calor, també emet neutrons, que trencaran altres nuclis en una reacció en cadena. En un reactor larefrigeració i laseguretat són molt importants.
Al món existeixen diferents tipus de reactors nuclears, tots de fissió, a les diferents centrals nuclears. L'ONU els classifica de la següent manera:
Reactor d'aigua pressuritzada (PWR iVVER): El1997 n'hi havia 251 al món, sumant una potència total de més de 230.000 MWe, que representa prop del 60 % de laproducció mundial d'energia a les centrals nuclears. Fan servir aigua a altapressió per a produir vapor als generadors de vapor. Tenen tres circuits.
Reactor d'aigua bullent (BWR): El segon més comú al món. L'aigua bull, generant vapor directament al nucli del reactor. Tenen només dos circuits.
A la resta d'Espanya hi ha en2010 cinc centrals operatives més, totes de reactors BWR o PWR. Excepte la de Santa María Garoña, de 460MWe, totes les centrals operatives en2010 tenen una potència d'entorn dels mil megawatts elèctrics. En1997 hi havia sis més, que amb les dels Països Catalans sumaven una potència de 7.338MWe, el que representava un 30 % de la producció d'electricitat a tot l'Estat.
L'impacte ambiental a priori més temut de les centrals nuclears és el causat pels elements radioactius que es produeixen al reactor per a generar lacalor utilitzada per a moure la turbina (energia mecànica) i transformar-la enelectricitat. Alguns àtoms radioactius poden alliberar-se i propagar-se a l'atmosfera o a l'aigua delmar (aVandellòs, per exemple) o d'unriu (per exemple a la d'Ascó), però la gran majoria es controlen i es gestionen com a residus radioactius, de manera que els veïns no es veuen afectats.
Des de l'accident de la central nuclear de Txernòbil, a totEuropa hi ha un pla de vigilància i control de la radioactivitat a l'aire, que afecta les centrals nuclears i la resta del cel europeu, per mitjà d'una xarxa de detectors de radiació atmosfèrica.
Combustible gastat a la piscina de combustibleElsresidus radioactius decombustible es poden reutilitzar (a l'esquema "reciclar") per a fer MOX (vegeuProliferació Nuclear) o bé s'enterren per sempre sota terra. Encara no es coneix cap altra solució i sembla que els diners invertits en recerca nuclear es posen de moment només en altres projectes.
Elsresidus radioactius representen el problema més greu, ja que, si bé als controls de radioactivitat ambiental al costat de les centrals nuclears catalanes no es detecta una major radioactivitat atmosfèrica que a la resta del país; els residus (sobretot el combustible gastat) s'acumulen sense que ningú sàpiga que fer-ne. Abans es llençaven directament al mar, però ara està prohibit. Algunes investigacions proposen guardar-los a mines de sal, però ni les entitats més ecologistes d'Europa volen provar-ho i prefereixen soterrar-los tal com es fa ara. Una central nuclear, al llarg de la seva vida, generarà unes quatre mil tones de residus només d'urani,[5] que seguirà sent radioactiu durant centenars d'anys; i en, per exemple, una central nuclear típica, d'uns mil megawatts de potència, s'origina a l'entorn de 6·1020 Bq d'activitat mensual en productes de fissió. No obstant, també existeixen alternatives de tractament biològic d'aquestes substàncies que reben el nom debioremediació de residus radioactius. Aquestes tècniques, en què s'utilitzenbacteris,plantes ifongs, permeten l'estabilització dels residus i redueixen considerablement el cost econòmic i ambiental respecte els procediments clàssics.[6]
Aquests residus comprenen més de tres-centsnúclids diferents devides mitjanes molt diverses, dels quals el que roman radioactiu més temps és elcarboni-14, que té unperíode de semidesintegració d'uns quants milers d'anys. La major part d'ells emeten partícules beta i partícules gamma. Aquests residus avui s'emmagatzemen i després es tanquen en grans dipòsits deformigó, sota terra o sota el mar.
Uncombustible nuclear que es fa amb residus d'altres centrals és elMOX, amb un 7 % deplutoni i un 93 % d'urani empobrit (residu). Aquest combustible fins fa poc només es podia emprar en algunes centrals nuclears ambreactor tèrmicPWR però recentment s'ha provat també a alguns de tipusBWR. Per al MOX es necessita també plutoni, que és el combustible usat per abombes atòmiques i altres finsmilitars, de manera que alguns consideren que el desavantatge d'aquest reciclatge parcial de l'urani per a fer MOX és que promou el negoci del plutoni, i amb ell el de l'armament nuclear. AlsPaïsos Catalans no hi ha cap central nuclear que funcioni amb MOX.
També emet una gran quantitat d'energia calorífica a l'ambient. Per exemple, una central de 1.000 MWe de potència amb un rendiment del 30 % produeix uns 3.000 MW tèrmics i, per tant, dissipa almedi ambient prop dels 7.000 MW restants. Per a contrarestar-ho, sovint cal usar circuits amb torres de refrigeració, però aleshores s'ha de tenir en compte la seva influència almicroclima i elsoroll que no es pot evitar que produeixin.
Se sol pensar també en lacontaminació visual causada per la construcció de la central nuclear i de les grans obres civils que necessita, a més de les seves vies de comunicació, que modifiquen elpaisatge. Més encara si es pensa que solen situar-se a zones rurals o aïllades, amb petita densitat de població. De fet això comporta també un impacte al teixitsocial de la zona, ja que a l'entorn rural apareix amb la central una bona concentració de tecnologia avançada i de professionals altament qualificats i especialitzats en un sectoreconòmic molt diferent del de la resta de la comunitat.
L'impacte de les centrals nuclears no solament s'estudia al seudisseny,construcció i temps de funcionament, sinó també al seudesmantellament.
La proliferació nuclear o proliferació de l'armament nuclear és la relació entre el desenvolupament de les centrals nuclears per a produir electricitat i el de la tecnologia nuclear per a finalitatsbèl·liques, com la fabricació d'armes nuclears.[7] El Plutoni 239 és un subproducte que es genera en gran quantitat (entre 250 kg i 300 kg anuals pel primer any de vida d'una central mitjana) en la combustió d'urani a les centrals nuclears, i que es llençaria (seria residu) si no fos un dels materials emprats a l'armament nuclear. Així, les plantes d'enriquiment i de reprocessament resulten avantatjoses des d'un punt de vista bèl·lic.
.jpg)
