MIE-2010

Breve Historia Nuclear

Magister Ingeniería de la Energía

Hacia 1847 comienza a conjeturarse el principio de conservación de la energía, la edad atribuida al sol y la imposibilidad de explicar sus radiaciones a partir de una simple combustión química, por tanto debería existir alguna otra fuente de energía inadvertida hasta entonces por la humanidad. En sólo medio siglo desde el inesperado descubrimiento de los rayos X por parte de Wilhelm Roetgen en 1895, la ciencia siguió la senda de los misteriosos fenómenos radiactivos. En 1876 los experimentos de Eugen Golstein con rayos catódicos ponen en la pista a los científicos para detectar el electrón. En 1896 el físico francés Antoine Henri Becquerel comprueba que ciertas sustancias, como las sales de uranio, generan rayos penetrantes de origen misterioso. Las investigaciones de Marie y Pierre Curie con mineral de uranio llevan al descubrimiento de otras sustancias hasta entonces desconocidas y aún más radiantes, entre ellas el radio.

 

No pasa mucho tiempo hasta descubrir que la radioactividad implica emisión de energía. En 1898 Ernest Rutherford distingue rayos que denomina alfa y beta en las radiaciones de uranio, estas últimas resultaran ser electrones. Joseph John Thompson, físico inglés, identifica y mide finalmente al electrón, la primera partícula subatómica en ser descubierta. En 1903 se pensaba que los únicos elementos en tener una reserva energética dentro del átomo eran los elementos radiactivos, sin embargo Ernest Rutherford sugiere que todos los átomos tienen escondida una enorme reserva de este tipo.

 

En 1911 el físico J. J. Thomson aproxima un modelo teórico del átomo en el que los electrones se repartían en el interior de una esfera de carga positiva y describían una órbita alrededor del núcleo. Es sin embargo el neozelandés Ernest Rutherford, quien demuestra la estructura interna del átomo, un pequeño núcleo alrededor del cual giran los electrones, al verificar experimentalmente esa hipótesis mediante bombardeo de rayos alfa descubre desvíos sorprendentes intuyendo impactos contra un núcleo mucho más masivo de lo supuesto y cuya carga era idéntica a la suma de las cargas de los electrones. En 1913 el físico Niels Bohr desarrolla una hipótesis mejorada para explicar la estructura del átomo. Bohr postula que los electrones están dispuestos en capas definidas, o niveles cuánticos, a determinadas distancias del núcleo cumplimentando ciertas condiciones. Su formulación permite salvar inconsistencias con la física clásica del primer modelo. Comienza a intuirse progresivamente el funcionamiento de complejas fuerzas dentro del átomo cuya comprensión posibilita dos décadas más tarde modificar con éxito la estructura de sus propios núcleos. Antes de 1914 se había detectado en los experimentos de rayos catódicos una partícula con carga positiva cuya masa es igual a la masa del hidrogeno. Rutherford sugiere ahora que pese a su desproporcionada masa es equivalente aunque con carga positiva a la del electrón, la nueva partícula será denominada protón.

 

Posteriormente, en 1939 el físico danés Niels Bohr anuncia a la comunidad científica, a pesar de sus reservas iniciales, un fenómeno inédito, la fragmentación del núcleo del uranio. El fenómeno será conocido a partir de entonces como fisión. La fisión del uranio, según se comprueba, libera cerca de diez veces más energía nuclear por núcleo que cualquier otra reacción nuclear de las conocidas hasta entonces y además es susceptible de propagarla mediante una reacción en cadena. En 1942 en EE.UU. el físico Enrico Fermi y sus colaboradores construyen en la Universidad de Princeton, en Chicago, la primera pila atómica, el suceso da paso a la primera reacción nuclear controlada en la historia de la humanidad y servirá de modelo para centrales electro-nucleares y en lo inmediato para construir las primeras bombas atómicas. En 1945, el 16 de julio, en secreto, en White Sands, en el estado de Nuevo Mexico, EE.UU. es detonada en medio de una gran expectativa la primera bomba atómica experimental, de 19 kilotones bajo el nombre clave de Trinity, paso previo a los bombardeos sobre Japón en agosto. En 1949 Rusia realiza en Siberia su primera prueba atómica. En 1952 también Gran Bretaña se incorpora como potencia nuclear así como Francia y China acceden a la bomba durante 1960 y 1964 respectivamente.

 

En 1956, en octubre, Gran Bretaña pone en funcionamiento la primera central nuclear comercial en el mundo. La planta denominada Calder Hall cuenta con una capacidad de generación de 196 MW y está localizada junto a un complejo de instalaciones de procesamiento nuclear en las adyacencias de Windscale, sobre el Mar de Irlanda. El complejo será conocido años más tarde como Sellafield. El reactor el primero de una serie de cuatro de un plan aún más ambicioso seguirá en funcionamiento hasta 2003.  En 1957 se establece con el apoyo de 81 naciones, la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) con sede en Viena, una iniciativa que reconoce como antecedente la advertencia formulada cuatro años antes ante la ONU por el presidente de EE.UU. Dwight Eisenhower acerca de la necesidad de contar con un estatuto internacional que supervise la seguridad del uso de la energía atómica en el mundo.

 

En la década de los sesenta, Estados Unidos lanzó el primer programa nuclear destinado a la generación de electricidad. Aunque cuatro años antes, el Reino Unido inauguró Calder Hall, la primera central nuclear del mundo. Poco después, otros países industrializados siguieron el ejemplo llevando a cabo sus propios programas de construcción y explotación de centrales nucleares. La estabilidad económica, el fuerte crecimiento de la demanda eléctrica y sus prometedoras expectativas económicas fueron el motor del desarrollo de esta fuente energética. 

 

A principios de los años setenta la crisis energética del petróleo proporcionó el impulso definitivo a la energía nuclear dentro de los planes energéticos de muchos países industrializados como Alemania, Canadá, Italia y Japón. Destaca la fuerte apuesta por el desarrollo de la energía nuclear que realizó Francia, abandonando los reactores de grafito gas por la tecnología americana de agua a presión. A su vez, otros países como Méjico, Brasil, Taiwan y Corea se prepararon para iniciar sus programas nucleares. No obstante, en la segunda mitad de la década de los setenta, hubo una crisis económica que estabilizó la demanda eléctrica. Los costos de inversión de las centrales nucleares en construcción se dispararon y comenzó a surgir el movimiento antinuclear con impacto en la opinión pública. La combinación de estos factores condicionó una fuerte desaceleración de los programas nucleares, sobre todo en los países donde esta fuente de energía estaba más desarrollada.