Per començar...una mica d'història.

L'energia nuclear sempre ha existit, forma part de l'Univers. El fenomen que es produeix a les estrelles és el de la fusió nuclear. Gracies a la calor i la llum que s'hi produeix es genera la vida.

El primer home que va pensar amb aquest tema, sembla, va ser Demòcrit d'Abdera ( segle V a. de C.). Els grecs, com ja saps, eren molt avançats culturalment i molts es feien preguntes sobre la vida i intentaven trobar-li solució. Demòcrit va aportar la teoria de què la matèria esta composta de partícules petites i va suposar que no es podien dividir. A aquestes partícules les anomenà àtom.

Sembla ser que fins el segle XVIII ningú es va preocupar d'aquestes petites partícules. L'anglès Robert Boyle suposà que l'aire estava fet de multitud d'àtoms que donaven voltes en el buit. La idea de Demòcrit (contrària a la d'Aristòteles) no té un resó important fins l'any 1803, quan John Dalton proposa una nova teoria sobre la constitució de la matèria. Seguint models científics, creà el primer model d'agrupació atòmica: tots els elements estàn formats per unitats fonamentals. Les hi torna a posar el nom d'àtom, en record i homenatge a Demòcrit.

Dalton estableix així el fonament de la Física i de la Química modernes. Tot i així no van passar de ser teories. Més tard, William Croohes, Thomson i Robert Millikan van realitzar -separadament- experiments elèctrics que van concloure en un nou tipus de partícula desconeguda fins aleshores, els electrons.

De mica en mica els investigadors s'anaven apropant a veritables descobriments atòmics. En 1897, J.J. Thomson, que havia continuat investigant la naturalesa dels raigs catòdics, descobrí l'electró, una partícula 1836 vegades més petita que l'àtom d'hidrògen (i que forma part d'ell). Aquest descobriment produí perplexitat ja que contradia la indivisibilitat de l'àtom. En 1898 el matrimoni Pierre i Marie Curie, que ja havien descobert el poloni treballant durant anys tones de mineral, per tractar d'aïllar la font de radioactivitat, descobrí també el radi, un metall molt més radioactiu que l'urani.

En 1905 Albert Einstein enuncià la seva teoria de la relativitat.Generalitzant en la hipòtesi dels "cuántos" de Max Planck, demostrà amb la famosa relació d'equivalència (E= m . c 2) que matèria i energia són les dues cares d'una mateixa realitat. D'aquesta teoria es dedueix que les partícules agrupades en el nucli s'emmagatzema una immensa quantitat d'energia.

També Thomson descobrí i provà l'existència del protó. En 1911 Ernest Rutherford proposà el model atòmic amb un nucli de càrrega positiva al voltant del qual giren els electrons de càrrega negativa i en 1919 experimenta amb la primera transmutació artificial. En 1932 James Chadwick descobreix el neutró, la tercera partícula bàsica de l'àtom. També foren importants les aportacions del danés Niels Bohr que establí les bases científiques de les futures centrals nuclears.

En 1934 els espòsos Irene i Federico Joliot-Curie proven experimentalment la possibilitat de provocar la fissió en cadena. En aquest mateix sentit són també importants els experiments i aportacions de Otto Hahn, fins el punt que se'l considera el "pare" de l'energia atòmica.

Només quedava un pas per aconseguir l'aprofitament de l'energia nuclear. El matrimoni Joliot- Curie havien planejat una "pila atòmica". Però és Enrico Fermi qui, en 1942, construeix la primera pila d'urani: el reactor "Chicago-1". La reacció en cadena es podia controlar. S'havia donat un pas molt important.

No podem oblidar la destrucció l'agost de 1945 de les dues ciutats japoneses d'Hiroshima i Nagasaki amb dues bombes fetes amb energia nuclear.

En 1954 entra en funcionament la primera central nuclear, la de Obninsk, en Rúsia, i en 1956 la de Calder Hall, en Gran Bretanya.

S'està treballant actualment en la fusió nuclear. Els científics que ho van iniciar són Ernest Walton i Jhon Cockcroft que van aconseguir transformar un nucli de liti en dos d'heli. Tampoc podem oblidar a George Hevesy, que va ser el primer en estudiar els isòtops radioactius i la seva aplicació a la química i biologia.

I ARA LES CENTRALS NUCLEARS

Una central nuclear no és res més que una central tèrmica l'energia de la qual s'obté a través de la fissió d'àtoms d'urani235 o de plutoni239. La seva vida útil és d'uns 40 anys i el "combustible" contingut en el nucli supera fàcilment les 70 tones. Però tot el procés és complex. Des de l'extracció del mineral d'urani fins a l'emmagatzematge dels residus els passos són aquests:

El cicle del combustible
El mineral d'urani s'extreu de mines d'arreu del món, on les concentracions més altres són entre 1 i 3 kg per tona de roca extreta, i es comercialitza en forma d'un concentrat de puresa entre el 70 i el 75% anomenat "pastís groc" degut al seu color. El problema principal de l'urani és que en la natura hi existeixen tres isòtops amb les seves respectives proporcions, U234 (0,006%), U235 (0,7%) i U238 (99,294%), i l'únic isòtop fissibles és l'U235. Per aconseguir una reacció en cadena, el percentatge d'U235 ha d'estar entre el 3 i el 4%, de manera que s'ha de fer augmentar la proporció separant-lo dels altres isòtops mitjançant la centrifugació. Aquest procés s'anomena enriquiment. Una vegada enriquit es transforma en òxid d'urani (UO2) i es compacta en pastilles cilíndriques d'uns 10 grams. A partir d'aquí s'empaqueta en beines que seran situades en el reactor de la central per a la seva fissió. Quan el percentatge d'U235 és massa baix per mantenir la reacció en cadena se'l pot tractar de tres maneres diferents:

- Com a residu.
- Recuperant l'U235 que encara no s'ha fissionat i tornant-lo a enriquir.
- Transformant-lo en plutoni239 mitjançant altres reaccions nuclears.

El cor de la central

Una central nuclear no és res més que una central tèrmica on l'energia prové de la fissió de nuclis atòmics. Així, la part més diferenciadora és el reactor nuclear. En el seu nucli s'hi disposen les beines d'òxid d'urani en formació circular. La quantitat variarà segons la potència de la central, que en les modernes va des dels 900 als 1.450 MW. La reacció s'inicia mitjançant el bombardeig amb neutrons a altes velocitats. A mesura que els nuclis es fissionen alliberen energia calorífica, radiacions i altres neutrons que impactaran amb els nuclis veïns, els fissionaran i tornaran a alliberar nous neutrons; i així contínuament. És el que s'anomena reacció en cadena.

Parts del reactor nuclear

El reactor nuclear està constituït pel el vas del reactor. el moderador, les barres de control i el refrigerant.

El vas del reactor: Forma el nucli del reactor i és un recipient d'acer pur que conté una font de neutrons(que permet iniciar la reacció en cadena) i el combustible nuclear(urani natural o/i plutoni.
El moderador té la funció de reduir la velocitat dels neutrons emesos en les reaccions de fissió, per assegurar el seu impacte sobre els altres nuclis d'urani. Utilitzen com a moderadors l'aigua, l'aigua pesant(formada per dos àtoms de deuteri i un d'oxigen. ës com l'aigua però amb un àtom més d'hidrògen) i el grafit.
Les barres de control: estan formades per materials que absorbeixen neutrons. Tenen la misió de regular el nombre de fissions que és produeixen a l'interior del nucli per unitat de temps. Quan les barres de control hi estan totalment introduïdes, la reacció en cadena s'atura. A mesura que en van sortint, la reacció va augmentant fins a arribar al nivell de temperatura suficient per a què el reactor funcioni i escalfi el refrigerant. El reactor disposa d'un sistema de control de la temperatura que actua sobre el posicionador de les barres de control, introduint-les més o menys en funció de la temperatura de la zona controlada ( la temperatura és directament proporcional al nombre de fissions és a dir, a més fissions més temperatura). Les barres de control estan fabricades amb aleacions de bot, cadmi i hafni.
El refrigerant: té la funció de refrigerar el reactor evitant el sobreescalfament i transportar la calor generada en el nucli, directament o a través d'un circuit secundari, al grup turbina alternador, per tornar després al reactor i repetir el cicle. El recorregut del refrigerant del reactor s'anomena circuit primari. Els refigerants utilitzats poden ser líquids, com ara l'aigua, l'aigua pesant, el sodi i el potassi, o gasosos, com ara el diòxid de carboni, l'heli, l'hidrogen i el nitrogen.

És molt important evitar el sobreescalfament de les centrals nuclears perquè els materials on està contingut el reactor, o les canonades que transportes el refrigerant, no podrien assolir les temperatures generades en la fissió. Això comportaria l'explossió del reactor. La situació més greu es donaria en les partícules radiactives emeses. No fa tants anys que a Chernobil va esclatar la central nuclear (26 d'abril de 1986).

Les centrals nuclears espanyoles que estan en funcionament. A Vandellós hi ha una central que ja no funciona (Vandellós I).

Tancar una central nuclear no es pot fer d'un dia per un altre. Pots desmantellar les oficines... però el reactor, on es produeix la fissió nuclear, ha d'esperar un temps perquè es pugui desmantellar. El desmantellament comprén una fase prèvia, i dos nivells de desmantellament. En la fase preliminar es condiciona la instal·lació per a poder fer amb seguretat el desmantellament. En una primera etapa, s'efectuarà el desmantellament i demolició dels edificis i estructures, excepte el caixó del reactor, que quedaria aïllat, i una segona etapa en la que es desmantellaria el caixó així com el propi reactor, un cop transcorregut el període d'espera, que pot oscil·lar, segons els països, de 30 a 130 anys. Efectuada aquesta segona etapa, l'emplaçament quedarà totalment alliberat.

En la imatge de l'esquerra tenim un esquema d'una central nuclear. S'observen les parts més importants explicades anteriorment.

Ens podriem fer la pregunta del perquè segueixen funcionant si són tan perilloses. Entre els motius, tenim un que, des del punt de vista econòmic, no deixa dubtes: fer funcionar una central tèrmica de carbó durant un any consumeix 2.000.000 tm, una de fuel-oil consumeix 1.300.000 tm i una de nuclear 30 tm.

A Espanya, el govern espanyol va donar una moratòria a les centrals nuclears: podien seguir funcionant però es prohibia qualsevol construcció de noves. De totes maneres, estem a la cua pel que fa una política decidida pel desmantellament de totes les centrals nuclears. Itàlia i Suecia en referendum van decidir treure-les totes.

Imatge animada del funcionament d'una central nuclear. Observeu on s'escalfa l'aigua i, sobre tot, l'aïllament del reactor de la resta de la central