Fundamentos de Electricidad y Energía Nuclear: Conceptos, Procesos y Seguridad

Conceptos Fundamentales de Electricidad

Energía eléctrica

La electricidad es una de las formas de energía más utilizadas en nuestra vida cotidiana. Enciende nuestras bombillas, hace funcionar nuestros electrodomésticos y mueve motores industriales y domésticos. Es una forma de energía versátil, capaz de transformarse fácilmente en otras formas como luz, calor o movimiento.

Electrón libre

Un electrón libre es aquel que se ha desprendido de la órbita de su átomo. Cuando un átomo pierde uno o más electrones, deja de ser eléctricamente neutro y adquiere una carga positiva.

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo ordenado de electrones libres a través de un material conductor. Estos electrones son atraídos por átomos con carga positiva (que han perdido electrones), generando así un movimiento continuo de cargas eléctricas.

Circuito eléctrico

Es el recorrido cerrado a través del cual pueden circular los electrones de forma continua. Un circuito básico consta de una fuente de energía (como una pila), conductores (cables) y un receptor (como una bombilla).

Sentido de la corriente

Físicamente, los electrones circulan desde el polo negativo de la fuente de energía hacia el polo positivo. Sin embargo, por una convención histórica, se estableció el sentido convencional de la corriente como el flujo de carga positiva, es decir, desde el polo positivo hacia el negativo.

Voltaje (Diferencia de Potencial)

Es la fuerza eléctrica o diferencia de potencial que impulsa a los electrones libres a moverse a través de un conductor, venciendo la resistencia del material. Se mide en voltios (V).

Intensidad de corriente

Es la cantidad de carga eléctrica (número de electrones) que atraviesa una sección transversal de un conductor por unidad de tiempo. Se mide en amperios (A).

Resistencia eléctrica

Es la oposición o dificultad que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. Depende del tipo de material, su longitud, sección y temperatura. Se mide en ohmios (Ω).

Energía Nuclear: Fisión y Fusión

Fusión nuclear

Es el proceso mediante el cual varios núcleos atómicos ligeros, generalmente isótopos de hidrógeno, se unen para formar un núcleo más pesado, liberando una enorme cantidad de energía en el proceso. Este fenómeno ocurre de forma natural y continua en el interior de las estrellas, como nuestro Sol.

Fisión nuclear

Es el proceso inverso a la fusión. Consiste en la división o ruptura del núcleo de un átomo pesado (como el uranio-235 o el plutonio-239) al ser bombardeado por un neutrón. Esta división libera una gran cantidad de energía, neutrones adicionales y produce núcleos de átomos más ligeros (productos de fisión).

Reacción en cadena

La reacción de fisión se inicia cuando un núcleo pesado absorbe un neutrón externo. Al fisionarse, libera energía y, crucialmente, emite varios neutrones nuevos. Si estos neutrones impactan y fisionan otros núcleos cercanos, se genera una reacción autosostenida o reacción en cadena, que es la base del funcionamiento de los reactores nucleares y las armas nucleares.

Nota energética: Un gramo de uranio-235 fisionado libera una energía aproximadamente equivalente a la combustión de 1.5 toneladas (1500 kg) de carbón de alta calidad.

Centrales nucleares en Argentina

Argentina utiliza la energía nuclear para la producción de electricidad. Cuenta con instalaciones como la Central Nuclear Atucha I y la Central Nuclear Atucha II, entre otras.

Seguridad y Aplicaciones Nucleares

Accidentes nucleares

La gestión de la energía nuclear conlleva riesgos. Un ejemplo trágico es el accidente de Chernóbil (Ucrania). Considerado el accidente nuclear más grave de la historia, sucedió el 26 de abril de 1986, cuando el equipo que operaba en la central realizó una prueba de seguridad en uno de los reactores que resultó catastróficamente fallida.

Métodos de seguridad con materiales radiactivos

La manipulación segura de materiales radiactivos requiere medidas estrictas:

• No comer, beber ni fumar en las áreas de trabajo designadas donde se manipulan estos materiales.
• Ducharse y lavarse bien las manos al finalizar la jornada laboral para eliminar cualquier posible contaminación superficial.
• Utilizar blindajes o barreras de protección adecuadas (fabricadas con materiales densos como plomo u hormigón) para atenuar la radiación.
• Calibrar y mantener periódicamente los equipos de detección y medición de radiación para asegurar su correcto funcionamiento y prevenir exposiciones accidentales.

Aplicaciones médicas de la radiactividad

A pesar de los riesgos, la radiactividad y las radiaciones ionizantes tienen importantes y beneficiosas aplicaciones en medicina:

• Diagnóstico por imagen: Técnicas como las radiografías, tomografías computarizadas (TC) o tomografías por emisión de positrones (PET) utilizan radiación para obtener imágenes del interior del cuerpo.
• Tratamiento del cáncer: La radioterapia utiliza haces de radiación controlados para destruir células tumorales.
• Esterilización: La radiación se emplea para esterilizar material médico y quirúrgico, eliminando bacterias y otros patógenos.