Circular 603 de marzo 20 de 2011. Dirección


USACH EJECUTARÁ ESTUDIOS DE MODELOS SOBRE LA EXPANSIÓN ACELERADA DEL UNIVERSO



Descargar 0.78 Mb.
Página4/10
Fecha de conversión16.12.2018
Tamaño0.78 Mb.
Vistas198
Descargas0
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

USACH EJECUTARÁ ESTUDIOS DE MODELOS SOBRE LA EXPANSIÓN ACELERADA DEL UNIVERSO
http://noticias.123.cl 18/Marzo/2011 - 15:20


Imagen en: http://blog.postgrado.usach.cl




El académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencia de la Universidad de Santiago, doctor Norman Cruz, se adjudicó a inicios de 2011 un proyecto Fondecyt denominado Energía oscura y evolución fantasma, en el cual buscará averiguar la naturaleza de la energía oscura.

La investigación se centrará en modelar la evolución del cosmos. Dentro de los antecedentes que ya se manejan está el dato de que la energía oscura interactúa con la materia oscura, que es otro de los grandes componentes del universo presente en las galaxias y que se caracteriza por ser una materia que no se ve y que tampoco se sabe -exactamente- qué partículas la componen.

Asimismo, la llamada evolución fantasma a la que hace referencia el proyecto es un término, consistente con la observación, con el que se bautizó a una posible expansión del universo cuando se descubrió (a inicios del 2000), que la energía oscura podría tener un comportamiento particular.

El investigador detalló que, a medida que el universo se expande, la densidad de esa energía oscura podría crecer. Es un asunto extraño, porque si algo se expande la densidad tiende a disminuir, pero en esta energía oscura su densidad podría crecer. Eso hace que exista la probabilidad teórica de que el universo se expanda cada vez más rápido, y en algún momento esta expansión podría ser tan rápida que simplemente todo el universo se va a disgregar. Va a haber una especie de explosión infinita y todos vamos a quedar separados de todos, el universo completo, incluyendo las estructuras más elementales.



Cruz precisó que el objetivo del proyecto es lograr construir un modelo que permita recrear una expansión acelerada del universo; porque eso es lo que se observa hoy en día: una expansión que es acelerada por algún mecanismo, pero que en algún momento va a detenerse y, mejor todavía, tal vez no dé lugar a ninguna expansión de tipo explosiva.
upi/so - Texto Agencia UPI.
___________________________________________________________

EL TERREMOTO EN JAPÓN ACELERÓ LA ROTACIÓN DE LA TIERRA Y ACORTÓ EL DÍA

http://actualidad.rt.com Cosmos | 15 mar 2011 | 19:22 MSK



Imagen: RT

El terremoto del 11 de marzo en Japón, de 9 grados de magnitud, hizo que nuestro planeta gire con mayor rapidez acortando ligeramente la duración del día. Ver en: http://actualidad.rt.com/actualidad/internacional/issue_21578.html

"Al cambiar la distribución de la masa de la Tierra, el terremoto de Japón causó que la Tierra girara un poco más rápido", explicó el geofísico de la NASA Richard Gross.

Según los investigadores, este “un poco más” en términos matemáticos sería de 1,8 microsegundos, siendo un microsegundo la millonésima parte de un segundo.

Sin embargo, según el investigador, “la velocidad de rotación de la Tierra cambia permanentemente, no sólo por efecto de los movimientos telúricos. Un efecto mayor lo causan los vientos atmosféricos y las orientes oceánicas”, comentó Gross.

Además, el reciente devastador golpe asestado a Japón no ha sido el único que aceleró la rotación del planeta.



En febrero de 2010, el terremoto de 8,8 grados de magnitud en Chile también acortó el día: lo hizo en 1,26 microsegundos. El terremoto de 9,1 grados de Sumatra en 2004 lo acortó aún más: 6,8 microsegundos.

___________________________________________________________

EL PLUTONIO, RADIACTIVO Y DE PROPIEDADES INSÓLITAS

http://noticiasdelaciencia.com Física/ Viernes, 18 marzo 2011



Lingote de plutonio con un poco de galio, procedente de un arma nuclear. Foto: Lawrence Livermore National Laboratory.

La presencia en el reactor 3 de la central nuclear de Fukushima Daiichi de cantidades importantes de plutonio pone de actualidad a ese elemento. Pero sobre el plutonio no suele circular mucha información, y de hecho su existencia se mantuvo en secreto durante algunos años debido a su utilidad estratégica para armamento nuclear. 


Muchos científicos consideran al plutonio el elemento más desconcertante de los que tienen un uso práctico. Es capaz de combinarse con casi cualquier otro elemento existente para formar compuestos, complejos o aleaciones, y establece hasta 12 enlaces químicos con moléculas en una disolución, algo que, hasta donde se sabe, ningún otro elemento puede hacer. 
El plutonio de origen natural es escasísimo, y la práctica totalidad del que hay en la actualidad tiene un origen artificial. Se consiguió sintetizarlo por vez primera en la Segunda Guerra Mundial, mediante un ciclotrón de la Universidad de California en Berkeley, aunque el logro no se dio a conocer hasta después del fin de la guerra, ya que se trataba de un secreto militar estratégico. El plutonio fue usado en la bomba atómica detonada en la ciudad japonesa de Nagasaki. Aún hoy se realizan estudios sobre los efectos a largo plazo del plutonio allí. 
Desde que comenzó a ser sintetizado, en el mundo se han producido nada menos que unas 1.500 toneladas de este raro metal, el elemento 94 de la tabla periódica. Se ha usado mucho para armamento nuclear, aunque también sirve como combustible de central nuclear. Sus radioisótopos conocidos son una veintena. Los isótopos más estables son el plutonio-244, con un periodo de semidesintegración de 80,8 millones de años, el plutonio-242, con un periodo de semidesintegración de 373.300 años, y el plutonio-239 (el isótopo de mayor interés), con un periodo de semidesintegración de 24.110 años. 
El plutonio-239 pasa por seis transformaciones de fase de estado sólido, más que cualquier otro elemento conocido. Registra grandes cambios de volumen y densidad conforme pasa a través de esas seis fases hacia su estado líquido, el cual alcanza a los 640 grados centígrados. Bajo presión, exhibe una séptima fase.
El plutonio es el metal más complejo, y se comporta de un modo distinto al de cualquier otro elemento en la naturaleza. Su estructura cristalina es irregular, y su núcleo es inestable, lo que produce que el metal se vaya desintegrando espontáneamente con el transcurso del tiempo, dañándose la retícula metálica circundante.
Aparte de por su peligrosidad, trabajar con plutonio resultó muy difícil al principio. Los primeros lotes del metal eran demasiado quebradizos para soportar procesos convencionales de maquinado. Para hacer maquinable al metal, era necesario lograr que a temperatura ambiente el plutonio retuviera la estructura cúbica de alta simetría lograda a elevadas temperaturas. Los científicos del Proyecto Manhattan (nombre en clave del programa estadounidense de investigación y desarrollo tendente a fabricar la bomba atómica en la Segunda Guerra Mundial),  consiguieron esto agregando una pequeña cantidad de galio. 
En el plutonio puro, los enlaces entre los átomos de plutonio son muy irregulares, haciendo que el metal tenga una alta propensión a adoptar estructuras de baja simetría. Sin embargo, cuando un átomo de galio se coloca en la red cristalina del plutonio, eso hace que los enlaces sean más uniformes, con el resultado de una estructura cúbica de alta simetría. El galio allana y nivela los enlaces del plutonio. Agregar galio estabiliza la estructura cúbica y hace apto al plutonio para el maquinado a temperatura ambiente.
El plutonio es muy persistente como contaminante del medio ambiente. Es capaz de extenderse en las aguas subterráneas más allá de lo que hasta hace pocos años se creía posible. Según los resultados de una línea de investigación llevada a cabo en años recientes, una razón de que ese aspecto de su conducta haya resultado imprevisible durante medio siglo es que el plutonio puede adoptar una configuración en racimos de dimensiones nanométricas de óxido de plutonio. Cuando el plutonio forma racimos, su química es muy diferente. Los nanorracimos están formados por 38 átomos de plutonio y no tienen apenas carga. A diferencia de los iones comunes de plutonio que tienen una carga positiva, no son atraídos por los electrones de vegetales, minerales y otros cuerpos que detienen la progresión de los iones en las aguas subterráneas. Los racimos también son un problema para las técnicas destinadas a limpiar los lugares que han sido contaminados por el plutonio. Los iones libres son relativamente fáciles de separar de las aguas subterráneas, pero los racimos son difíciles de retirar.
Debido en parte a su radiactividad, el plutonio "envejece" químicamente a un ritmo bastante rápido, hasta el punto de que llegó a temerse que, por sus alteraciones, dejase deteriorados a los misiles nucleares mucho antes de que estos, como máquinas, alcanzasen su "fecha de caducidad" que les hiciera ser retirados del servicio y desmantelados.

 ___________________________________________________________



LA ESCUELA

Plantas de Energía Nuclear POR FiSIÓN

Generación de electricidad


Artículo principal: Central nuclear, en: http://es.wikipedia.org/wiki/Central_nuclear

Probablemente, la aplicación práctica más conocida de la energía nuclear es la generación de energía eléctrica para su uso civil, en particular mediante la fisión de uranio enriquecido. Para ello se utilizan reactores en los que se hace fisionar o fusionar un combustible. El funcionamiento básico de este tipo de instalaciones industriales es similar a cualquier otra central térmica, sin embargo poseen características especiales con respecto a las que usan combustibles fósiles:



  • Se necesitan medidas de seguridad y control mucho más estrictas. En el caso de los reactores de cuarta generación estas medidas podrían ser menores,[19] mientras que en la fusión se espera que no sean necesarias.[20]

  • La cantidad de combustible necesario anualmente en estas instalaciones es varios órdenes de magnitud inferior al que precisan las térmicas convencionales.

  • Las emisiones directas de C02 y NOx en la generación de electricidad, principales gases de efecto invernadero de origen antrópico, son nulas; aunque indirectamente, en procesos secundarios como la obtención de mineral y construcción de instalaciones, sí se producen emisiones.[21]

A partir de la fisión


Tras su uso exclusivamente militar, se comenzó a plantear la aplicación del conocimiento adquirido a la vida civil. El 20 de diciembre de 1951 fue el primer día que se consiguió generar electricidad con un reactor nuclear (en el reactor estadounidense EBR-I, con una potencia de unos 100 kW), pero no fue hasta 1954 cuando se conectó a la red eléctrica una central nuclear (fue la central nuclear soviética Obninsk, generando 5 MW con solo un 17% de rendimiento térmico). El primer reactor de fisión comercial fue el Calder Hall en Sellafield, que se conectó a la red eléctrica en 1956. El 25 de marzo de 1957 se creó la Comunidad Europea de la Energía Atómica (EURATOM), el mismo día que se creó la Comunidad Económica Europea, entre Bélgica, Francia, Alemania, Italia, Luxemburgo y los Países Bajos. Ese mismo año se creó el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). Ambos organismos con la misión, entre otras, de impulsar el uso pacífico de la energía nuclear.

Su desarrollo en todo el mundo experimentó a partir de ese momento un gran crecimiento, de forma muy particular en Francia y Japón, donde la crisis del petróleo de 1973 influyó definitivamente, ya que su dependencia en el petróleo para la generación eléctrica era muy marcada (39 y 73% respectivamente en aquellos años, en 2008 generan un 78 y un 30% respectivamente mediante reactores de fisión. En 1979 el accidente de Three Mile Island provocó un aumento muy considerable en las medidas de control y de seguridad en las centrales, sin embargo no se detuvo el aumento de capacidad instalada. Pero en 1986 el accidente de Chernóbil, en un reactor RBMK de diseño ruso que no cumplía los requisitos de seguridad que se exigían en occidente, acabó radicalmente con ese crecimiento.

En octubre de 2007 existían 439 centrales nucleares en todo el mundo que generaron 2,7 millones de MWh en 2006. La potencia instalada en 2007 fue de 370.721 MWe. En marzo de 2008 había 35 centrales en construcción, planes para construir 91 centrales nuevas (99.095 MWe) y otras 228 propuestas (198.995 MWe).[22] Aunque solo 30 países en el mundo poseen centrales nucleares, aproximadamente el 15% de la energía eléctrica generada en el mundo se produce a partir de energía nuclear.[23]

La mayoría de los reactores son de los llamados de agua ligera (LWR por su sigla en inglés), que utilizan como moderador agua intensamente purificada. En estos reactores el combustible utilizado es uranio enriquecido ligeramente (entre el 3 y el 5%).

Más tarde se planteó añadir el plutonio fisible generado () como combustible extra en estos reactores de fisión, aumentando de una forma importante la eficiencia del combustible nuclear y reduciendo así uno de los problemas del combustible gastado. Esta posibilidad incluso llevó al uso del plutonio procedente del armamento nuclear desmantelado en las principales potencias mundiales. Así se desarrolló el combustible MOX, en el que se añade un porcentaje (entre un 3 y un 10% en masa) de este plutonio a uranio empobrecido. Este combustible se usa actualmente como un porcentaje del combustible convencional (de uranio enriquecido). También se ha ensayado en algunos reactores un combustible mezcla de torio y plutonio, que genera una menor cantidad de elementos transuránicos.

Otros reactores utilizan agua pesada como moderador. En estos reactores se puede utilizar uranio natural, es decir, sin enriquecer y además se produce una cantidad bastante elevada de tritio por activación neutrónica. Este tritio se prevé que pueda aprovecharse en futuras plantas de fusión.

Otros proyectos de fisión, que no han superado hoy en día la fase de experimentación, se encaminan al diseño de reactores en los que pueda generarse electricidad a partir de otros isótopos, principalmente el y el .

Tipos de reactores

La diferencia básica entre los distintos diseños de reactores nucleares de fisión es el combustible que utilizan. Esto influye en el tipo de moderador y refrigerante usados. De entre todas las posibles combinaciones entre tipo de combustible, moderador y refrigerante, solo algunas son viables técnicamente (unas 100 contando las opciones de neutrones rápidos). Pero solo unas cuantas se han utilizado hasta el momento en reactores de uso comercial para la generación de electricidad (ver tabla).



El único isótopo natural que es fisionable con neutrones térmicos es el , que se encuentra en una proporción de un 0.7% en peso en el uranio natural. El resto es , considerado fértil, ya que, aunque puede fisionar con neutrones rápidos, por activación con neutrones se convierte en , que sí es físil mediante neutrones térmicos.

Los reactores de fisión comerciales, tanto de primera como de segunda o tercera generación, utilizan uranio con grados de enriquecimiento distinto, desde uranio natural hasta uranio ligeramente enriquecido (por debajo del 6%). Además, en aquellos en los que se usa uranio enriquecido, la configuración del núcleo del reactor utiliza diferentes grados de enriquecimiento, con uranio más enriquecido en el centro y menos hacia el exterior. Esta configuración consigue dos fines: por una parte disminuir los neutrones de fuga por reflexión, y por otra parte aumentar la cantidad de consumible. En los reactores comerciales se hacen fisionar esos átomos fisibles con neutrones térmicos hasta el máximo posible (al grado de quemado del combustible se le denomina burnup), ya que se obtienen mayores beneficios cuanto más provecho se saca del combustible.

Otro isótopo considerado fértil con neutrones térmicos es el torio (elemento natural, compuesto en su mayoría por el isótopo ), que por activación produce , físil con neutrones térmicos y rápidos (es regla general que aquellos elementos con número atómico A impar sean fisibles, y con A par fértiles).

Esos tres isótopos son los que producen fisiones exoergicas, es decir, generan más energía que la necesaria para producirlas, con neutrones térmicos. Los demás elementos (con z<92) solo fisionan con neutrones rápidos. Así el por ejemplo puede fisionarse con neutrones de energías superiores a 1,1 MeV.



Aunque hay varias formas de clasificar los distintos reactores nucleares, la más utilizada, y con la que se denominan los distintos tipos de reactores de fisión es por la combinación moderador/refrigerante utilizado. Estas son las denominaciones de los reactores comerciales de neutrones térmicos utilizados en la actualidad (de segunda generación), junto a su número en el mundo (entre paréntesis)[27] y sus características principales:

  • PWR (VVER en ruso). (264). Uranio enriquecido, moderador y refrigerante agua ligera.

  • BWR. (94). Uranio enriquecido, moderador y refrigerante agua ligera.

  • CANDU. (43). Uranio natural, moderador y refrigerante agua pesada.

  • AGR. (18). Usa uranio enriquecido como combustible, moderador grafito, refrigerante CO2.

  • RBMK. (12). Uranio natural o enriquecido, moderador grafito, refrigerante agua ligera.

  • Otros. 4 reactores rusos que usan uranio enriquecido, moderador grafito y refrigerante agua ligera.

Los diseños de reactores que utilizan neutrones rápidos, y por tanto pueden utilizar como combustible , o entre otros, no necesitan moderador para funcionar. Por ese motivo es difícil utilizar los mismos materiales que se usan en los térmicos como refrigerantes, ya que en muchas ocasiones también actúan como moderador. Todos los reactores de este tipo hasta el momento han utilizado como refrigerante metales líquidos (mercurio, plutonio, yoduro potásico, plomo, bismuto, sodio...). Cuando estos reactores además consiguen producir más cantidad de material físil que el que consumen se les denomina reactores reproductores rápidos. En la actualidad existen 4 FBR, 3 en parada fría y solo uno en operación comercial.[27]

Los diseños de reactores que aprovechan las lecciones aprendidas en el medio siglo transcurrido (aproximadamente una docena de diseños distintos) se denominan de tercera generación o reactores avanzados. Solo se han puesto en marcha algunos en Japón y se están construyendo algunos otros. En general son evoluciones de los reactores de segunda generación (como el BWR avanzado o ABWR o el PWR avanzado: el EPR o el AP1000), aunque existen algunos diseños completamente nuevos (como el PBMR que utiliza helio como refrigerante y combustible TRISO que contiene el moderador de grafito en su composición).

Los reactores de cuarta generación no saldrán del papel al menos hasta el 2020, y en general son diseños que buscan, además de niveles de seguridad superiores a las plantas de fisión de las generaciones anteriores, que los únicos residuos de alta actividad tengan vidas muy cortas, quemando los actínidos de vida larga. A este grupo pertenecen por ejemplo los reactores asistidos por acelerador (ADS). En general estos reactores se basarán en neutrones rápidos.

Existen algunos otros diseños, basados fundamentalmente en los descritos, para generar energía en lugares remotos, como el reactor flotante ruso KLT-40S o el microrreactor nuclear de 200 kW de Toshiba.[28]



Seguridad [29][30]

Como cualquier actividad humana, una central nuclear de fisión conlleva riesgos y beneficios. Los riesgos deben preverse y analizarse para poder ser mitigados. A todos aquellos sistemas diseñados para eliminar o al menos minimizar esos riesgos se les llama sistemas de protección y control. En una central nuclear de uso civil se utiliza una aproximación llamada defensa en profundidad. Esta aproximación sigue un diseño de múltiples barreras para alcanzar ese propósito. Una primera aproximación a las distintas barreras utilizadas (cada una de ellas múltiple), de fuera adentro podría ser:



  1. Autoridad reguladora: es el organismo encargado de velar que el resto de barreras se encuentren en perfecto funcionamiento. No debe estar vinculado a intereses políticos ni empresariales, siendo sus decisiones vinculantes.

  2. Normas y procedimientos: todas las actuaciones deben regirse por procedimientos y normas escritas. Además se debe llevar a cabo un control de calidad y deben estar supervisadas por la autoridad reguladora.

  3. Primera barrera física (sistemas pasivos): sistemas de protección intrínsecos basados en las leyes de la física que dificultan la aparición de fallos en el sistema del reactor. Por ejemplo el uso de sistemas diseñados con reactividad negativa o el uso de edificios de contención.

  4. Segunda barrera física (sistemas activos): Reducción de la frecuencia con la que pueden suceder los fallos. Se basa en la redundancia, separación o diversidad de sistemas de seguridad destinados a un mismo fin. Por ejemplo las válvulas de control que sellan los circuitos.

  5. Tercera barrera física: sistemas que minimizan los efectos debidos a sucesos externos a la propia central. Como los amortiguadores que impiden una ruptura en caso de sismo.

  6. Barrera técnica: todas las instalaciones se instalan en ubicaciones consideradas muy seguras (baja probabilidad de sismo o vulcanismo) y altamente despobladas.

Además debe estar previsto qué hacer en caso de que todos o varios de esos niveles fallaran por cualquier circunstancia. Todos, los trabajadores u otras personas que vivan en las cercanías, deben poseer la información y formación necesaria. Deben existir planes de emergencia que estén plenamente operativos. Para ello es necesario que sean periódicamente probados mediante simulacros. Cada central nuclear posee dos planes de emergencia: uno interior y uno exterior, comprendiendo el plan de emergencia exterior, entre otras medidas, planes de evacuación de la población cercana por si todo lo demás fallara.

Aunque los niveles de seguridad de los reactores de tercera generación han aumentado considerablemente con respecto a las generaciones anteriores, no es esperable que varíe la estrategia de defensa en profundidad. Por su parte, los diseños de los futuros reactores de cuarta generación se están centrando en que todas las barreras de seguridad sean infalibles, basándose tanto como sea posible en sistemas pasivos y minimizando los activos. Del mismo modo, probablemente la estrategia seguida será la de defensa en profundidad.

Cuando una parte de cualquiera de esos niveles, compuestos a su vez por múltiples sistemas y barreras, falla (por defecto de fabricación, desgaste, o cualquier otro motivo), se produce un aviso a los controladores que a su vez se lo comunican a los inspectores residentes en la central nuclear. Si los inspectores consideran que el fallo puede comprometer el nivel de seguridad en cuestión elevan el aviso al organismo regulador (en España el CSN). A estos avisos se les denomina sucesos notificables.[35] [36] En algunos casos, cuando el fallo puede hacer que algún parámetro de funcionamiento de la central supere las Especificaciones Técnicas de Funcionamiento (ETF) definidas en el diseño de la central (con unos márgenes de seguridad), se produce un paro automático de la reacción en cadena llamado SCRAM. En otros casos la reparación de esa parte en cuestión (una válvula, un aspersor, una compuerta,...) puede llevarse a cabo sin detener el funcionamiento de la central.

Si cualquiera de las barreras falla aumenta la probabilidad de que suceda un accidente. Si varias barreras fallan en cualquiera de los niveles, puede finalmente producirse la ruptura de ese nivel. Si varios de los niveles fallan puede producirse un accidente, que puede alcanzar diferentes grados de gravedad. Esos grados de gravedad se organizaron en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (INES) por el OIEA y la AEN, iniciándose la escala en el 0 (sin significación para la seguridad) y acabando en el 7 (accidente grave). El incidente (denominados así cuando se encuentran en grado 3 o inferiores) más grave ocurrido en España fue el de Vandellós I en 1989, catalogado a posteriori (no existía ese año la escala en España) como de grado 3 (incidente importante).[37]

La ruptura de varias de estas barreras (no existía independencia con el gobierno, el diseño del reactor era de reactividad positiva, la planta no poseía edificio de contención, no existían planes de emergencia, etc.) causó el accidente nuclear más grave ocurrido: el accidente de Chernóbil, de nivel 7 en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (INES).




Compartir con tus amigos:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


La base de datos está protegida por derechos de autor ©psicolog.org 2019
enviar mensaje

enter | registro
    Página principal


subir archivos