ANTIMATERIA, UN POCO MÁS.

Hoy es el último día de vida de este blog, pero no queríamos despedirnos sin antes escribir un poco acerca del tema que hace casi 3 meses que tratamos. La semana pasada hablaba un poco de la antimateria (personalmente apenas conocía nada de ella). Lo vi interesante asi que decidí investigar un poco más acerca del tema ya a día de hoy muchas de las investigaciones sobre energía, sobre conocer nuestros orígenes y todo tienen que ver con dicha “materia” o antimateria mejor dicho.

Para comenzar encontré este video en un blog:

Que explica un poco la antimateria y el descubrimiento del que os hablaba la semana pasada, donde dije que habían conseguido atrapar y medir antimateria.

Por otro lado, la semana pasada analizamos que la antimateria, en contacto con la materia, podría generar unas cantidades muy grandes de energía. Visto el problema actual de las energías en el planeta muchos hagan sus teorías sobre cuál será la energía del futuro. Pero todavía hay gente que va más allá y es capaz de proponer un motor de materia-antimateria como nueva forma de propulsión para surcar el universo. En otro blog he encontrado una explicación teórica de dicho motor.(http://aqu-transmission.blogspot.com.es/2008/09/hasta-el-infinito-y-sin-repostar-motor.html)

Lo cierto es que muchos han intentado buscar una fuente de energía parecida, ya sea el gran Julio Verne o los creadores de la saga Star Trek hablaban de propulsores no conocidos por el momento.

Lejos de la literatura o las películas de ciencia ficción, la historia de la antimateria es bastante prematura, en 1928 Paul Dirac predijo la existencia de antipartículas además de las de materia. Desde entonces se han detectado experimentalmente muchas de estas antipartículas hasta que Carl D. Anderson descubrió el Positrón en 1932. Y ya en 1955 Emilio Segré y Owen Chamberlain el antiprotón y el antineutrón.

Pero hasta hace un par de décadas no se dedicaron partidas presupuestarias para la investigación de la antimateria.(http://es.wikipedia.org/wiki/Antimateria#Historia)

Como conclusión podemos decir que estamos lejos aún de poder hacer un uso eficiente de la antimateria pero los pronósticos, las teorías y las estimaciones animan a continuar investigando. El siguiente artículo afirma que con 10mg de antimateria se podría viajar a Marte. (.http://www.laflecha.net/canales/ciencia/noticias/200604165)   Precisamente por datos como este, centros de investigación dedican sus esfuerzos al análisis y descubrimientos de la antimateria como forma de propulsión.

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La anti-materia: ¿Nueva fuente de Energía?

Hace dos días, en la revista Muy Interesante, leí que habían conseguido aislar un átomo de antimateria. Me pareció una noticia interesante y decidí leer un poco más acerca del tema.

La antimateria es una partícula real y existente. Toda partícula elemental posee su antimateria, que tiene la misma masa solo que con carga opuesta. Lo interesante de la antimateria es que al chocar una partícula de Materia y otra de antimateria ambas se destruyen formando un estadillo de energía en forma de rayos gamma.

La investigación de la antimateria y sus posibles usos todavía están poco avanzados ya que la investigación de la antimateria todavía está en una fase primaria. Para hacerse una idea de en qué fase se encuentran las investigaciones, el año pasado el CERN consiguió aislar una partícula de anti-hidrógeno y precisamente hace tres días consiguió medirlo. (http://www.muyinteresante.es/el-cern-consigue-medir-la-antimateria)

La supernova más antigua

¿Qué es realmente la antimateria?

La antimateria al igual que la materia se forma de antielectrones, antiprotones y el antineutrón. Este es más difícil de explicar ya que los neutrones no tienen cargas aparentes, aunque muchos físicos explican que posee cargas positivas y negativas aunque la carga neta sea nula. Así explican que carga aparente pero que sin embargo logre crear un campo magnético al girar la partícula.

En cuanto a Antielectrón o positrón y antiprotones, son idénticas a los protones y electrones solo que sus cargas están invertidas es decir, sus movimientos rotatorios se han invertido, pasando su polo sur magnético de un lado, al opuesto. De esta manera su carga eléctrica es también opuesta.

¿Dónde se puede encontrar antimateria?

La antimateria se encuentra en el espacio de manera imperceptible ya que físicamente es igual a la materia, solo que al interactuar con una masa de materia se crea una energía en forma de rayos gamma emitiendo un destello de energía incomparable. Uno de los motivos de que los centros astronómicos investiguen la galaxia es para investigar estos “choques” y poder extraer conclusiones y análisis.

La antimateria se encuentra en cualquier lugar del universo, un ejemplo de ella es la reciente investigación que afirma que estamos rodeados de ella y que la tierra crea un campo magnetico que atrae dicha antimateria.(http://www.muyinteresante.es/un-anillo-de-antimateria-rodea-a-la-tierra)

En conclusión la antimateria es una de las pruebas que Albert Einstein no se equivocó al afirmar que toda masa puede convertirse en energía. La antimateria es una parte de las incognitas que la ciencia todavía se cuestiona, su investigación podría aportarnos grandes soluciones al problema de la energía e incluso a otros muchos apartados de la ciencia que a día de hoy ignoramos que tengan relación con la misma.

Propulsión Nuclear Marina

La entrada de hoy la quiero dedicar a una de las aplicaciones de la Energía Nuclear. Esta aplicación, es la de la armamentística. Desde la creación y muestra de poderío de las bombas atómicas (Hiroshima y Nagasaki, 6 y 9 agosto de 1945), muchos países han querido mejorar su tecnología para adaptarla a la tecnología nuclear.

De esta tendencia nacieron distintos usos de la energía nuclear entre las que se encuentra la propulsión de buques y submarinos navales. Estos buques presentan una gran autonomía para cruzar los océanos sin necesidad de repostar: se calcula que no es necesario su repostaje en 30años. Hablamos de modelos como USS Enterprise de la NAVY americana, que es propulsado por ocho reactores del tipo PWR de 80 MW cada uno. Este modelo es el segundo más viejo de la armada americana, uno de los buques de guerra más grandes del mundo. Y sigue operativo a dia de hoy aunque su jubilación está prevista para finales del 2013 debido al gran consumo de sus 8 reactores. (http://es.wikipedia.org/wiki/USS_Enterprise_(CVN-65))

Submarino Akula (también nuclear) que acompañaba y protegía a los submarinos Thypoon rusos.

Esta forma de energía se estableció también para submarinos de guerra como el USS Nautilus, botado en 1955. Estos submarinos, además de ser impulsados por energía nuclear,  se utilizaban para transportar armamento nuclear. A día de hoy se consideran como verdades silos de misiles ya que su localización es desconocida y pueden almacenar grandes cantidades de misiles. Uno de los más grandes jamás construido es el Thypoon, que está considerado como el orgullo de la armada marina de la ya extinguida URSS. (http://es.wikipedia.org/wiki/Propulsi%C3%B3n_nuclear_marina)

En cuanto a la parte civil, fue en  plena guerra fría cuando se  intentó desarrollar buques civiles con un reactor para propulsarlos. Así nació el rompehielos Lenin, el primer barco con este tipo de tecnología. Luego llegaron los Arktika, barcos capaces de llegar al Polo norte, equipados con dos reactores.

Imagen del Arktika, buques capaces de llegar al polo Norte

Para otros usos como la transporte civil y comercial no se ha evolucionado este tipo de tecnología  ya que su uso no es rentable y supone unas importantes pérdidas económicas. Con este proposito nació el US Savannah. Que actualmente sirve de buque museo en el puerto de baltimore.

A día de hoy, esta puede ser una buena forma para conseguir eliminar los combustibles fósiles de un sector que demanda unas cantidades ingentes para su funcionamiento. De todos modos, queda mucho camino que recorrer en este sentido para que el uso de la energía nuclear sea rentable y segura en el día  a día. Es cuestión de tiempo que se desarrollen formas alternativas y menos contaminantes para el funcionamiento del planeta.

LA CENTRAL NUCLEAR

En las siguientes líneas vamos a tratar de explicar y de descubrir las distintas estructuras partes y procesos que suceden tras esa alambrada que separa una central nuclear con el resto de la civilización.

Por norma general una central Nuclear se distingue 4 partes distintas:

1.-REACTOR

Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce una reacción nuclear de forma controlada, en las centrales nucleares se realiza la fisión del uranio normalmente. Es la parte más importante de la central nuclear y se compone de distintos elementos para controlar dicha reacción. (fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Reactor_nuclear)

1.1COMBUSTIBLE

El combustible debe ser un material fisionable que se utiliza en unas cantidades específicas y que permite extraer con rapidez y facilidad la energía generada al fisionarse del modo que contamos la semana pasada. En el reactor, el combustible esta en forma solida y el elemento que más se utiliza es el Uranio, de la forma U-235 (elemento que da nombre a este blog). En la naturaleza no existe mucha cantidad de Uranio fisionable, más bien supone el 0,7%  por lo que la mayoría utiliza combustible enriquecido. No obstante no es el único combustible utilizable, se utiliza también el Plutonio (subproducto de la fisión del Uranio). Actualmente se trabaja para conseguir utilizar el hidrógeno como combustible, creando una fusión que supone la emisión de una cantidad de energía mas grande, pero de eso hablaremos más adelante.

1.2BARRAS DE COMBUSTIBLE

Las barras de combustible forman el lugar físico donde situar el Uranio o el combustible que se vaya a utilizar durante la reacción. Algunas centrales utilizan en sus barras de combustible Uranio mezclado en Aluminio bajo la forma de láminas plana separadas para permitir la circulación de refrigerante que permita disipar el calor generado. Dichas Láminas se ubican en una caja que le sirve de soporte.

1.3NÚCLEO DEL REACTOR

El núcleo posee una forma característica y viene refrigerado por agua normalmente. En algunas centrales este viene sumergido en una piscina de agua a unos 10/12 metros de profundidad. En otras sin embargo viene dentro de una vasija de presión construida en acero.

1.4BARRAS DE CONTROL

Los reactores deben tener un sistema capaz de iniciar o detener las fisiones nucleares en cadena. Este sistema se constituye por unas barras de control (fabricadas de Cadmio o Boro) capaces de capturar los neutrones que haya en el medio, evitando así la producción de nuevas fisiones de núcleos atómicos del Uranio.

1.5MODERADOR

En la reacción de fisión de la Materia, los neutrones extraídos emergen a velocidad muy altas y para volver a producir la reacción (creando una reacción en cadena) es necesario disminuir la velocidad de las partículas. Para ello se disminuye la energía cinética de los neutrones mediante choques con átomos de otro material, llamado Moderador.

El Moderador puede ser agua natural (agua ligera), agua pesada (deuterada), el Carbono (grafito), u otras sustancias que consigan frenar la energía cinética de los neutrones derivados.

1.6REFRIGERANTE

Para extraer el calor generado por las reacciones se utiliza el refrigerante. El calor debe ser extruido del núcleo del reactor y para ello se utilizan fluidos en los que se sumerge el núcleo. Dichos fluidos tienen gran poder de absorción calorífico, pocas impurezas y no ser corrosivo. Se puede utilizar como refrigerante el agua ligera, el agua pesada, el anhídrido carbónico, etc.

1.7BLINDAJE

En un reactor se producen grandes cantidades de Radiaciones, las cuales se distribuyen en todas direcciones. Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo sean sometidos indebidamente a tales radiaciones, se utiliza un adecuado “Blindaje Biológico” que rodea al reactor. Los materiales más usados en la construcción de blindajes para un reactor son el agua, el plomo y el hormigón de alta densidad 1,5 metros de espesor.

(Fuente:http://www.cchen.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=191:elementos-de-un-reactor-nuclear&catid=141:reactores-nucleares&Itemid=86)

 

2.-GENERADOR DE VAPOR

El generador de vapor utiliza el calor producido en la reacción para hervir agua.

El circuito primario de una central nuclear está formado por una vasija que contiene el núcleo, un presionador u tres lazos. Cada lazo se compone de un generador de vapor y de una bomba principal.

El agua que circula por su interior toma el calor producido en el reactor por la fisión nuclear y lo transporta hasta el generador de vapor. En él, un segundo flujo de agua, independiente del primero, absorbe el calor a través de su contacto exterior con las tuberías por las que circula el agua desmineralizada del circuito primario. Por ultimo, el fluido vuelve a la vasija del reactor tras ser impulsado por las bombas principales.

El reactor y su circuito de refrigeración están contenidos dentro de un recinto hermético y estanco llamado blindaje. El funcionamiento del circuito primario se complementa con la presencia de una serie de sistemas auxiliares que aseguran el control de volumen, la purificación y desgasificación del refrigerante, el control químico, el tratamiento de residuos líquidos, gaseosos y sólidos, así como otras diferentes funciones necesarias para su correcta operación.

(Fuente:http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo5b.html#1)

3.-TURBINA

Una turbina de vapor es una turbomáquina que transforma la energía del flujo de vapor del generador de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el vapor proveniente del generador de vapor y el rodete (es la pieza principal de la turbina) que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que es aprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estator también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina. (Fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_de_vapor)

 

 

4.-CONDENSADOR

 Por último, el condensador transforma el vapor de agua, mediante un proceso térmico en agua líquida otra vez para volver así a repetir el proceso a lo largo de toda la central nuclear.

De estas cuatro partes se compone principalmente una central nuclear, que ayudada de otras partes como un generador de energía, un tendido eléctrico, una sala de control y otras partes auxiliares, se consigue la extracción de energía eléctrica mediante la fisión de elementos que se hallan en la naturaleza.

En el siguiente gráfico extraído del diario el País, observamos de forma mas sencilla, que no menos especifica las partes y el proceso de una central nuclear para la extracción de energía.

http://www.inza.com/ainoa/nuclear2.swf