Funcionamiento y ventajas de la energía nuclear
La energía nuclear se considera una fuente de energía limpia y supone una forma muy eficiente de producir electricidad. Contenida en el núcleo del átomo, puede obtenerse mediante reacciones de fisión o fusión, ofreciendo numerosas y diversas aplicaciones.
La energía nuclear es aquella contenida en el núcleo de un átomo y que logra mantener unidos los protones y neutrones que lo componen. Los átomos –las partículas más pequeñas en las que puede dividirse un elemento químico sin perder sus propiedades– pueden liberar esta energía de dos maneras: mediante la fisión o la fusión de su núcleo.
Al producirse cualquiera de estas dos reacciones (la fisión nuclear o la fusión nuclear) los núcleos de los átomos experimentan una ligera pérdida de masa que se convierte en una enorme cantidad de energía calorífica. Se trata de una fuente de energía extremadamente potente, mucho más poderosa que la energía química almacenada en los enlaces entre átomos de moléculas de un mismo elemento químico.
Para obtener energía mediante fisión nuclear, se hace colisionar un neutrón contra el núcleo de un átomo fisionable, fragmentándose en núcleos más pequeños y liberando una cantidad ingente de energía. Las centrales nucleares utilizan la energía producida en el proceso de fisión para producir electricidad, usando normalmente el uranio como combustible.
Cuando un primer neutrón colisiona con el núcleo de un átomo de uranio, este liberará durante la fisión otros neutrones, que a su vez colisionarán con otros átomos colindantes. Este efecto multiplicador se conoce como reacción de fisión nuclear en cadena. Cada vez que se produce esta reacción, se libera energía en forma de calor y radiación. Un reactor nuclear es capaz de iniciar, mantener y detener, de forma controlada, las reacciones de fisión en cadena, disponiendo de los medios adecuados para extraer el calor generado durante las mismas.
En la fusión nuclear, por el contrario, los núcleos de dos átomos ligeros se combinan o fusionan entre sí, formando un núcleo más estable y pesado. Esta reacción se da de forma natural en el Sol, por ejemplo, y es gracias a la fusión constante de átomos de hidrógeno para formar átomos de helio que se libera tanta energía, llegando hasta la Tierra en forma de luz y calor.
En la práctica aún no se ha logrado reproducir una reacción en cadena controlada para generar energía a partir de la fusión nuclear, lo que supone uno de los grandes desafíos de la investigación científica en este campo. Sin embargo, existe un creciente interés en esta fuente de energía por parte de las grandes empresas, como muestra el pionero acuerdo millonario de Google con la start-up CFS
Enlace externo, se abre en ventana nueva. para adquirir 200 MW de energía de fusión nuclear de su primera planta comercial de fusión, en Virginia (Estados Unidos).
La energía nuclear tiene múltiples ventajas que la hacen atractiva como fuente energética. Algunas de las más destacadas son:
Bajas emisiones de carbono
Durante su funcionamiento, las plantas nucleares no emiten dióxido de carbono (CO2) ni gases de combustión. Esto hace de la nuclear una fuente de energía siempre disponible capaz de suministrar grandes cantidades de electricidad sin contaminar la atmósfera.
Alta eficiencia energética
La energía nuclear es muy eficiente en términos de cantidad de energía producida por unidad de combustible, dada la alta densidad energética del uranio, lo que puede reducir la necesidad de grandes cantidades de recursos naturales.
Suministro estable y continuo
A diferencia de fuentes renovables intermitentes como la solar o la eólica, que dependen de las condiciones climáticas, la energía nuclear genera electricidad de manera constante y predecible prácticamente las 24 horas los 365 días del año (a excepción de las paradas de recarga de combustible), por lo que contribuye a la estabilidad del suministro energético.
Una central nuclear es la instalación industrial que utiliza energía nuclear para generar electricidad. El funcionamiento de una central nuclear sigue un proceso similar al de una central térmica convencional, en la que la energía térmica se obtiene mediante la combustión de combustibles fósiles. Sin embargo, en un reactor nuclear se obtiene a través de las reacciones de fisión nuclear en cadena de los átomos de uranio, un proceso que no emite gases de efecto invernadero a la atmósfera.
La energía térmica liberada se utiliza para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta presión y temperatura. Aquí podemos diferenciar entre dos tipos de reactores: reactor de agua en ebullición (BWR, por sus siglas en inglés) y reactor de agua a presión (PWR). En los BWR el agua se convierte en vapor directamente dentro del reactor, mientras que en los PWR el agua caliente del reactor se transfiere a un circuito secundario para generar vapor.
Este vapor hace girar una turbina que está conectada a un generador, que transforma la energía mecánica del giro de la turbina en energía eléctrica.
El proceso que se lleva a cabo en una central nuclear puede resumirse en cuatro pasos:
Fisión nuclear
Se dividen los átomos de uranio, liberando calor.
Generación de vapor
El calor calienta agua, convirtiéndola en vapor.
Movimiento de turbinas
El vapor mueve las turbinas acopladas a un generador eléctrico, que produce electricidad.
Enfriamiento
El vapor utilizado en las turbinas se condensa y se recircula de nuevo al reactor en forma líquida.
Como cualquier actividad industrial, la operación de las centrales nucleares genera residuos que deben gestionarse y tratarse debidamente. En este caso, los residuos radioactivos y el combustible gastado. La gestión de los residuos radiactivos está técnicamente resuelta, tratándose de forma totalmente controlada y sin riesgo para el público. En el caso de España, el Séptimo Plan General de Residuos Radiactivos define cómo tratar los residuos y desmantelar las centrales de forma segura y ordenada. Además, España cuenta con uno de los almacenes más modernos del mundo para residuos de baja y media actividad, El Cabril, y también con almacenes temporales en las propias centrales para el combustible gastado hasta su almacenamiento definitivo, el almacén geológico profundo, como el ya existente en Finlandia.
Los componentes clave de las centrales nucleares son los siguientes:
La estructura externa que contiene el reactor nuclear. Tiene grandes muros de hormigón y acero para contener la radiación y está diseñado para soportar grandes cargas, terremotos e impacto de aviones.
Se dividen los átomos de uranio, liberando calor, en el reactor nuclear.
El calor calienta agua, convirtiéndola en vapor.
El vapor mueve las turbinas acopladas a un generador eléctrico, que produce electricidad.
El vapor utilizado en las turbinas se condensa gracias al agua de enfriamiento de las torres, ríos o mar y se recircula de nuevo al reactor en forma líquida.
Aloja los elementos de combustible fresco y gastado del reactor nuclear en una piscina con agua.
La energía nuclear está situada por el IPCC (autoridad científica mundial en materia de cambio climático) entre las tecnologías con menores emisiones de carbono a lo largo de su ciclo de vida, comparable a la eólica e inferior a la mayoría de renovables, no emitiendo a la atmósfera gases de efecto invernadero ni otros productos de combustión, lo que la convierte en una importante opción tecnológica en las estrategias de mitigación del cambio climático, dependientes de la estrategia energética de cada país.
La Unión Europea incluyó en 2022 la energía nuclear en su taxonomía verde, sujeta a una serie de requisitos, ya que considera que existen numerosas y claras evidencias del potencial de la generación nuclear para contribuir sustancialmente a los objetivos contra el cambio climático y facilitar el desarrollo de fuentes de energía renovable de carácter intermitente. De hecho, la Comisión Europea ha mostrado apoyo hacia la energía nuclear como parte de la transición energética, instando a los Estados miembros a considerar nuevas inversiones en este sector y a prolongar la vida operativa de las plantas nucleares ya existentes.
Durante la COP28, celebrada en 2023 en Dubái, la energía nuclear vivió otro hito histórico al ser incluida por primera vez entre las tecnologías de bajas emisiones cuyo despliegue pidieron acelerar los 198 países firmantes para ayudar a lograr una descarbonización profunda y rápida, especialmente en sectores ‘hard to abate’ como la industria.
Otros agentes internacionales como la Agencia Internacional de Energía (AIE), la Organización de las Naciones Unidas (ONU) o el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) consideran el papel de la energía nuclear en la descarbonización y la consideran clave para alcanzar los objetivos climáticos globales para la mitigación del cambio climático.
Recientemente, un grupo intersectorial de grandes consumidores de energía, donde se encuentran las grandes tecnológicas como Amazon, Meta, Google firmó un compromiso Enlace externo, se abre en ventana nueva. en apoyo al objetivo de al menos triplicar la capacidad nuclear mundial para 2050, suscrito por más de 20 países en la COP28. Esta es la primera vez que grandes empresas, más allá del sector nuclear, se unen para respaldar públicamente una expansión de la energía nuclear para satisfacer la creciente demanda energética mundial.
Actualmente, la energía nuclear proporciona aproximadamente el 10 % de la electricidad mundial, siendo la segunda fuente de energía a nivel mundial por detrás de la energía hidráulica. Además, es una opción clave para muchas naciones en la transición hacia un sistema energético más limpio en emisiones y estable, que permita una mayor independencia energética en el actual contexto geopolítico.
Según el World Energy Outlook 2025, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) afirma que la energía nuclear está experimentando un fuerte resurgimiento global, teniendo en cuenta el apoyo para la extensión de la vida útil de los reactores nucleares presentes en la mayoría de países, tales como Japón, Corea, Canadá, Francia o Estados Unidos, así como para nuevas construcciones incluidas en los planes nacionales de estrategia energética de muchos países como Reino Unido, Polonia, Francia, Estados Unidos o Canadá.
En 2024 los líderes mundiales se reunieron en la primera Cumbre de Energía Nuclear de la historia, organizada por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) Enlace externo, se abre en ventana nueva. y celebrada en Bruselas, para destacar el papel de esta fuente de energía para abordar desafíos globales como la reducción del uso de combustibles fósiles, la mejora de la seguridad y autosuficiencia energética o el impulso al desarrollo económico.
La tecnología nuclear tiene múltiples aplicaciones que son fundamentales en nuestra vida cotidiana. Si bien las más conocidas son la medicina y la producción de electricidad en las centrales nucleares, existen otras muchas en campos tan diversos como la agricultura, la industria o el arte. Te contamos algunos de los usos más interesantes:
Medicina (radioterapia y diagnóstico)
La energía nuclear se usa en tratamientos de radioterapia para combatir el cáncer y en técnicas de diagnóstico por imágenes como tomografías PET y gammagrafías.
Conservación de alimentos
La irradiación con energía nuclear elimina bacterias y parásitos en alimentos, prolongando su vida útil sin alterar su sabor ni propiedades nutricionales.
Desalinización de agua
Los reactores nucleares pueden generar el calor necesario para desalinizadores, permitiendo la producción de agua potable en regiones con escasez hídrica.
Carrera espacial
La energía nuclear impulsa sistemas de propulsión y suministra electricidad en misiones espaciales de larga duración, como sondas y futuros viajes a Marte.
La energía nuclear puede desempeñar un papel crucial en la reducción de las emisiones de carbono, ayudando a combatir el cambio climático y a satisfacer la creciente demanda energética global, facilitando además el despliegue a nivel mundial de energías renovables.
En cuanto a perspectivas futuras y avances tecnológicos, actualmente se están construyendo prototipos de reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés), que en su mayoría corresponden a diseños de fisión avanzada. Estos reactores, más compactos que los convencionales, buscan hacer la energía nuclear más competitiva y accesible mediante aplicaciones diversas, más allá de la generación eléctrica, garantizando estabilidad en las redes y una integración óptima en sistemas con alta penetración de energías renovables intermitentes.
Algunos de ellos incluyen como característica la producción de vapor a temperaturas muy elevadas —clave para usos no eléctricos como la generación de hidrógeno o procesos químicos—, seguridad intrínseca y mayor sostenibilidad gracias a la posibilidad en algunos diseños de reutilizar residuos radiactivos en el propio proceso de fisión.
En paralelo, se siguen desarrollando importantes investigaciones en fusión nuclear, con el objetivo de desarrollar una fuente de energía limpia, segura y prácticamente inagotable.
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