Ciencias de los materiales

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

PK-66-MA BENEFICIO DE LA ENERGÍA NUCLEAR

Asesor: Diana Laura Hernández

Autor: Diana Laura Hernández

Resumen

La energía nuclear o energía atómica, es la resultante de las reacciones entre los distintos tipos de átomos existentes es decir un (choque), realizado controladamente dentro de centrales nucleares para producir electricidad.

Su principal uso es la producción de energía eléctrica.

Las centrales nucleares son las encargadas de generarla, por medio de los reactores nucleares a través de reacciones de conocidas como fisión nuclear.

Fisión nuclear.- es aquella en donde un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos más pequeños, formando neutrones, fotones y otros fragmentos como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía), además de una gran cantidad de energía, generada al dividirse.

Pregunta de Investigación

¿Nos beneficia el uso de la energía nuclear hoy día?

Planteamiento del Problema

Se busca informar el cómo se genera la energía eléctrica a partir de la energía nuclear, en las plantas nucleoeléctricas, así como los posibles desastres nucleares y de sus posibles consecuencias en el actuar del día a día en las actividades del ser humano como sociedad y de la importancia en manejar las precauciones necesarias ya que solo tenemos un planeta y de no tomar conciencia podríamos llegar a destruirlo por el mal manejo de esta energía.

Antecedentes

La energía nuclear usualmente proviene de la reacción de los átomos como el uranio (U) o el hidrógeno (H), que al ser bombardeados con partículas subatómicas permiten la fisión.

La fisión libera enormes cantidades de energía calórica aprovechable, siempre y cuando se produzca de manera controlada y estable. Con ella se puede hervir agua u otros gases y movilizar turbinas generadoras de electricidad, o simplemente se puede reconducir para otros fines.

Todo este principio tiene explicación en las ecuaciones y ensayos del físico alemán Albert Einstein, quien sentó las bases teóricas para la ruptura del átomo y la transformación de parte de la masa de sus partículas subatómicas en energía: E = mc2.

Las ventajas de la energía nuclear son:

Poco contaminante. Siempre y cuando no haya accidentes y se disponga de manera adecuada de los residuos radiactivos, las centrales nucleares contaminan menos el ambiente que la quema de combustibles fósiles.

Segura. De nuevo, siempre y cuando se cumplan los requisitos de seguridad, la energía nuclear puede ser confiable, constante y limpia.

Eficiente. Las cantidades de energía liberadas mediante este tipo de reacciones nucleares son masivas, en comparación con la cantidad de materia prima que demandan.

Versátil. La aplicación de la radiación es en la medicina.

Las desventajas de la energía nuclear son:

Es Riesgosa. Como el accidente, ocurrido con el reactor de Chernóbil, la población civil, la vida animal y la vegetación corren un alto peligro de contaminación radiactiva.

Genera desechos. Que son de difícil manejo y algunos tienen una vida media muy prolongada.

Es costosa. La creación de centrales nucleares y el uso de esta tecnología suele ser muy costosa.

Podemos decir que, la energía nuclear es potente, eficaz, y es un verdadero logro del dominio humano sobre la física. Sin embargo, es también una tecnología riesgosa: luego de ver los desastres ocasionados por las bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki, o del accidente de Chernóbil en la URSS, se sabe que este tipo de tecnología representa un verdadero peligro para la vida en el planeta tal y como la conocemos.

Objetivo

Es mostrar el beneficio del uso de la energía nuclear, para generar energía eléctrica.

Justificación

Busco generar la conciencia en el uso de este tipo de energía en el consumo de ciudades, ya que se han presentado desastres en países ya sea por errores humanos o por desastres naturales, dejando contaminación tanto en flora como en fauna y por último con afectación de la cadena alimenticia el ser humano.

A mediados del siglo XX, la idea de utilizar la energía nuclear como fuente de energía renovable, barata y eficiente entusiasmó tanto a la comunidad científica como a los países y grandes centrales de energía. No obstante, no todo son ventajas. El gran problema de la energía nuclear son los residuos y la forma de almacenarlos.

Los residuos nucleares son peligrosos porque son altamente radiactivos. Si bien en dosis bajas la radiactividad no ha de ser peligrosa, una exposición a altos niveles, y además prolongada, está asociada a mutaciones genéticas (alteraciones en el ADN, la información que contienen nuestras células).

Toda la materia que nos rodea emite radiación, incluso los nosotros mismos; de hecho, la radiación de origen natural es la responsable del 87% de la dosis total que recibe el ser humano. No obstante, todavía no estamos seguros de cómo afectan altas dosis de radiactividad en los seres vivientes.

Además, los residuos nucleares pueden ocasionar un daño ambiental, por ejemplo, la contaminación de aguas subterráneas.

Un residuo nuclear puede mantener su toxicidad durante varios miles de años.

Por ello, los residuos se blindan y almacenan en lugares seguros: grandes piscinas, en las que el agua enfría los residuos; o en bidones, que se colocan en almacenes blindados, con hormigón, y enterrados bajo capas de tierra. Pero los almacenajes no se olvidan, sino que tienen un tiempo de vigilancia que puede durar desde los 60 hasta los 300 años. Además, el almacenamiento en estas estructuras suele ser muy costoso.

Hipótesis

La energía nuclear tiene muchos detractores, siendo una de las principales razones el que este relacionada con accidentes que han quitado la vida a miles de personas y han cambiado al mundo para siempre.

Pienso que la energía nuclear puede ser usada, con fines pacíficos en diferentes campos, entre los que están la medicina y la agricultura como últimos eventos de investigación hoy día.

Esta energía se le usa más comúnmente para producir energía eléctrica, como lo demostramos en este proyecto.

Si bien los costos de producción de este tipo de energía son elevados, si la empleamos constante obtendremos una disminución, debido a que cada vez se cuenta con mejor tecnología y se construyen centrales nucleares de mayores dimensiones.

Los reactores nucleares son muy útiles en zonas aisladas, por ejemplo regiones antárticas y árticas, a donde se hace difícil llevar energía hidroeléctrica y térmica. Los reactores son fáciles de transportar y de instalar, así como una operación más amigable que tenemos hoy en día.

Considero que debemos de tener una mejor apertura de la cultura a este tipo de energía que es muy beneficiosa en la producción de energía eléctrica.

Método (materiales y procedimiento)

Lista de Materiales:

  • 1 ventilador de computadoras (DINAMO)
  • Tubo de ½” de PVC
  • Palos de madera (uranio).
  • Recipientes de plástico (2) .
  • Base maqueta para Turbina.
  • Agua
  • 2 motobombas
  • 1 Led color verde.
  • Disipador de calor.
  • 1 Botella aire comprimido
  • Cable para conectar las motobombas.
  • Silicon y pegamento.
  • Tablas para construir la turbina
  • Taladro, Lima, Cautin, Soldadura, cutter.

Este proyecto se construyó en 4 etapas, siendo las siguiente:

  1. Construcción de la turbina, en las plantas nucleares se tienen varias turbinas, por lo que para el proyecto solo se utilizó una, en donde se empleo un ventilador y el motor de CC para que funcione como un generador de electricidad que esta conectado a un led para poder ver el trabajo final. Se conformo con un ventilador y una flecha de plástico para poder hacer la función de una turbina.
  2. Torre de enfriamiento, es la empleada para enfriar el vapor de agua generado por el intercambiador de calor, que viene de la turbina descrita en el punto 1. Esta torre se alimenta de un río o lago para poder seguir suministrando el agua al intercambiador de calor, para seguir con el proceso de evaporación.
  1. Intercambiador de calor, utilizamos un recipiente de plástico con un serpentin de cobre para que pase el agua caliente que viene del reactor.

Este recipiente contiene agua que proviene de la torre de enfriamiento, la cual se va a evaporar, por el agua caliente con gran presión de salida para alimentar la turbina y continuar con el proceso de generación de electricidad.

  1. Este se construyó con un recipiente de plástico, donde el uranio se conforma de palitos de madera pintados y ordenados como material (radiactivo), es el encargado de calentar el agua que estará en ciclo repetitivo.Edificio del reactor es el encargado de calentar el agua que va a llegar al intercambiador de calor y que regresara al mismo edificio, para repetir al ciclo.

 

 

 

Galería Método

Resultados

Resultados y discusión.

Al empezar a experimentar nos encontramos que en la primera parte que es el reactor nos dio problemas la bomba de agua que llena el disipador de calor. Y notamos que en el retorno del agua había fugas en la tubería para continuar con el ciclo de agua en calentamiento.

Conforme avanzaba la construcción se nos presentaron fallas con la torre de enfriamiento.

Ya que se nos caía el agua de la torre, por lo que empleamos una llave para controlar el paso del agua que sale del disipador de calor y que retornaba a la torre de enfriamiento.

La fuga que encontramos en la torre de enfriamiento

Fueron: La bomba succionaba el aire al trabajar y el disipador de calor no se podría llenar a la torre de enfriamiento se le puso un tubo y un codo para que no pudriera succionar el aire.

Al hacer uso de la energía nuclear, es importante construirlo a la perfección, para obtener un buen beneficio de la energía eléctrica.

 

Galería Resultados

Discusión

 

 

Comprendí que hay varias formas de como poder generar energía eléctrica en forma limpia, y cual importante es usarla de forma correcta.

También aprendí el cual es la importancia de manejar procesos en forma correcta para una energía en su empleo y lo que implica el riesgo o el daño al no seguir los mismos con sus posibles consecuencias

A este edificio se unen las tuberías y la bomba de agua para completar el ciclo de calentamiento del reactor.

 

Conclusiones

Veo que tenemos que mejorar como sociedad ante este tema ya que estamos destruyendo nuestra sociedad y sobre todo el medio ambiente en el que vivimos, y que ponemos a la ingeniería como parte de las posibles soluciones ante las problemáticas que tenemos

Se debe de apoyar a las personas que están realizando la actividad de recolectar la basura con mejores condiciones de trabajo para realizar su actividad.

¿Qué aprendí?

Que la basura no solo se tira a un bote, sino que hay más allá de lo hacemos a simple vista con ella.

Lo que sigue después es el reciclado de los materiales para volver a utilizarse tal vez en otras actividades.

Y que por medio del Recolector de basura inspirado en WALL-E ® ofrecemos una posible solución a esta gran problemática que tenemos como sociedad.

Bibliografía

https://www.youtube.com/watch?v=0yk3RuEgWD4https://www.youtube.com/watch?v=nM_8hZUvJQUhttps://www.youtube.com/watch?v=nUza_tgQoVUhttps://concepto.de/energia-nuclear/https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/20-preguntas-sobre-energia-nuclear-551555262577/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography