Explicamos el potencial energético del país para nuestro bienestar ENERGIA NUCLEAR 3°

 TERCERO DE SEC SEMANA 20  CyT Aprendo en casa

Título de la Sesión	Propósito	Evidencia	Competencia
Explicar el potencial energético de nuestro país para nuestro bienestar y cómo funciona la energía nuclear.	Explica como algo tan pequeño como el núcleo atómico genera tanta  y toma  posición sobre los riesgos y beneficios el uso de los combustibles fósiles y las energías renovables	Construye explicaciones, sobre la energía nuclear y el beneficio y riesgos  a la humanidad y otras fuentes de energía renovables y lo plasma en un tríptico	Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo

Actividad: Explicamos el potencial energético del país para nuestro bienestar (día 3)

Actividad: Explicamos cómo funciona la energía nuclear (día 5)

RECURSO 1:Potencial energético y bienestar de las personas

Iniciaremos esta experiencia de aprendizaje con la siguiente situación:

Unos estudiantes son convocados a una visita al Centro Nuclear Óscar Miró Quesada de la Guerra (RACSO) y al Reactor nuclear de investigación RP-10. Ante el anuncio de la maestra, comentan: “¡Qué interesante!”, “¡Nunca he visto un reactor nuclear de cerca!”, “¡Tengo temor por la radiación!”, “¡Quizá podríamos contaminarnos!”. Frente a esto, la maestra les comunica que, justamente para corroborar sus ideas y temores, tendrán la oportunidad de informarse sobre este tipo de energía, escuchando y preguntando a los científicos. Además, les explica que será una oportunidad para asumir el reto de reflexionar y construir una posición informada sobre la controversia científica que genera la energía nuclear y responder cuestionamientos como:} - ¿Por qué tenemos temor cuando escuchamos hablar sobre la radiación nuclear? -¿Qué es y cómo se produce la energía nuclear? - ¿Qué la hace diferente o igual con respecto a otras formas de energía que utilizamos? - ¿Cómo de algo tan pequeño como un núcleo atómico se puede dar tanta energía que puede ser útil para la salud y el medio ambiente? - ¿Por qué la energía nuclear es una alternativa en el proceso de transición de los combustibles fósiles a energías renovables en la mitigación del cambio climático?

Según el Informe Nacional para el Desarrollo Sostenible 2018 (Ceplan),:

para garantizar el desarrollo sostenible, la gestión pública tendrá que enfocarse, entre otros aspectos, en conservar la biodiversidad, estar activo contra el cambio climático, proteger el océano, generar energía limpia y asequible, y promover la producción y consumo responsables. El consumo de energía en el país y en el mundo está basado en el uso de combustibles fósiles, como el petróleo y el gas, los cuales en su proceso de extracción y consumo generan emisiones de CO2 (dióxido de carbono) al ambiente, lo que contribuye al problema del cambio climático, y cuyos efectos se evidencian con climas extremos (el deshielo en la Antártida, inundaciones, etc.).  Los otros tipos de generación de energía —cuyo proceso y consumo generan bajo o ningún nivel de emisiones de CO2 al ambiente, y que ya se encuentran en otras partes del mundo— aún no forman parte de nuestra matriz energética en el Perú.

 

Potencial energético en el Perú

Dentro del plan energético del país, se contempla disminuir el impacto ambiental de las operaciones minero-energéticas, fijándoles estándares ambientales; también, impulsar las aplicaciones de energía nuclear para la conservación del ambiente, así como promover la eficiencia energética y el uso de recursos energéticos renovables, entre otros aspectos. Veamos las fuentes renovables, que son aquellas que se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que su generación

Fuentes de energía renovable
Energía eólica Obtenida de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Según el Atlas Eólico del Perú, nuestro país cuenta con un excelente potencial para obtener energía gracias a las corrientes de vientos.	Energía hidráulica Se aprovecha la energía cinética y potencial de la fuerza hídrica presente en la corriente de ríos, saltos de agua o mareas. Su impacto ambiental es mínimo y es la que garantiza la mayor parte de electricidad que consumimos en Perú. Sin represar el agua, esta tecnología renovable se vuelve más amigable con el medio ambiente.	Energía de la biomasa o bioenergía Mediante la fotosíntesis, la biomasa almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. El sector agroindustrial tiene un gran potencial de generación de electricidad a partir del bagazo de la caña y la cascarilla de arroz.
Energía geotérmica Obtenida del calor interior de la Tierra que llega hasta la corteza terrestre. Se reciben temperaturas de ebullición altas, lo suficiente como para accionar turbinas eléctricas y transmitir energía térmica. Podemos encontrar este potencial de energía en las cadenas volcánicas al sur de Perú.	Energía mareomotriz Las fuerzas gravitatorias entre la Luna, la Tierra y el Sol originan las mareas. Se aprovecha la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa entre estos tres astros, y se genera energía con turbinas hidráulicas que se interponen en el movimiento natural del mar.	Energía fotovoltaica La energía solar se transforma en energía térmica y eléctrica con el uso de paneles fotovoltaicos.

Fuentes de energía no renovable	Combustibles fósiles: Son aquellos que están limitados en el tiempo, es decir, que en algún momento desaparecerán, sin posibilidad de renovarse.	Petróleo: Aceite mineral de color muy oscuro, menos denso que el agua. Mezcla de hidrocarburos con azufre, oxígeno y nitrógeno en cantidades variables. Se obtienen productos químicos, abonos, plásticos, anticongelantes, detergentes, cauchos sintéticos, colorantes, explosivos, disolventes, etc.
		Carbón: Es abundante y económico. Se presenta en sólido o gasificado. Si bien este último contamina menos el aire, su combustión tiene un impacto en el ambiente.
		Gas: El gas natural es un hidrocarburo fuente de ingreso de divisas, transportado a Lima por tuberías, y utilizado en hogares, industrias y en generar electricidad. Los líquidos de gas natural abastecen de gas licuado de petróleo al mercado local.
	Combustible nuclear: Se puede generar de forma natural o artificial. Proviene de fuentes más o menos constantes en la naturaleza. Genera grandes cantidades de energía.	Estrellas: Fusión Las estrellas similares al Sol utilizan hidrógeno como combustible, «quemándolo» y creando helio en sus núcleos por fusión nuclear. Fusión:Paso de un cuerpo del estado sólido al líquido por la acción del calor.
		Uranio: Fusión El combustible nuclear más común está formado por elementos fisibles como el uranio, generando reacciones en cadena controladas dentro de los reactores nucleares que se encuentran en las centrales nucleares. El isótopo utilizado más habitualmente en la fisión es el 235U.

El Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería (Osinergmin) plantea que la “solución a largo plazo es la electrificación de nuestra matriz, sobre la base de energías limpias que permitan de manera simultánea reducir los efectos negativos que tienen los combustibles fósiles en el ambiente y la salud, y disminuir el grado de exposición a cambios en el precio internacional del petróleo”4 . La energía nuclear es también denominada energía limpia, porque en su proceso de producción no libera gases tóxicos al ambiente y es una energía que ayudaría al tránsito hacia el desarrollo energético renovable en Perú para la mitigación del cambio climático.

Las energías renovables, la nuclear y el cambio climático Nuestro país requiere de un sistema energético que satisfaga la demanda nacional, pero también que esta energía sea generada de manera segura, sostenible y eficiente a fin de ser utilizada por la población para proveer su bienestar emocional en un ambiente saludable, libre de emisiones de carbono u otros residuos contaminantes como gases invernaderos, entre otros. En estos momentos, los combustibles sólidos en el planeta (carbón, petróleo y gas) aportan el 63 % de la producción eléctrica, mientras la hidroeléctrica representa el 19 %; la nuclear, el 17 %; y la geotérmica, solar, eólica y biomasa apenas llegan al 1,1 %. Estos porcentuales y carencias explican que la energía nuclear también puede ser fuente generadora de electricidad masiva. Un kilo de uranio produce la misma cantidad de electricidad que 14 toneladas de petróleo. Un kilo de uranio cuesta unos 90 dólares americanos, y las 14 toneladas de petróleo, 6700 dólares americanos.5

REFLEXIONA Y RESPONDE
¿Cuál es el potencial energético que tiene nuestro país?	¿Cuáles serían las ventajas que tendría para tu comunidad en salud y en el ambiente?
¿por qué otro tipo de recurso energético los reemplazarías?, ¿por qué?	¿Por qué la energía nuclear es una alternativa en el proceso de transición de los combustibles fósiles a energías renovables para la mitigación del cambio climático?

Actividad: Explicamos cómo funciona la energía nuclear (día 5)

RECURSO 3 : ¿Cómo funciona la energía nuclear?

situacion

Paul G. Hewitt, en la introducción al capítulo “Física atómica y nuclear”, señala: “¡Conoce la energía nuclear! El calor natural de la Tierra que calienta este manantial tibio, o que produce géiseres o volcanes, proviene de la energía nuclear, que es la radiactividad de los minerales al interior de la Tierra. La energía de los núcleos atómicos es tan vieja como la Tierra misma, y no se restringe a los reactores nucleares actuales. ¿Cómo la ves?”.

La radiación en la vida cotidiana  Es importante entender que la radiactividad es un proceso físico natural. Estamos rodeados y habituados a convivir con ciertas dosis de radiación. La unidad llamada sievert (Sv) expresa el efecto biológico de la radiación sobre el individuo expuesto. La radicación absorbida por seres humanos se mide en miliSievert (1 mSv = 0.001 Sv) y microSievert (1 μSv = 0.000001 Sv):

 

Estamos rodeados de elementos radiactivos de origen natural en el suelo y piedras, los cuales se bañan con los rayos cósmicos que entran en la atmósfera de la Tierra desde el espacio exterior. Por otra parte, la exposición a la radiación debido a los rayos cósmicos es muy dependiente de la altitud y un poco de la latitud. Entonces, podemos comprender que las personas que viajan por vía aérea aumentan su exposición a la radiación. El organismo humano puede soportar sin peligro ciertas dosis de radiación, pero no excesivas ni prolongadas porque pueden ocasionar daños graves a la salud. Existen personas que están en contra de la energía nuclear. En esta oportunidad, te invitamos a conocer la energía nuclear, para que luego te formes una idea, pero que sea propia y con base científica, antes de decidir estas formas de energía proveniente de la fusión y fisión de los átomos, pueden ser una alternativa para el bienestar de nuestra población.

 

Tipo de radiación	Dosis mSv	Fuente radiactiva
Emanaciones de radón	(1,2)	De los materiales de construcción (hormigón, arena, en las paredes, etc.)
Exámenes y tratamientos médicos	(1,1)	Radiografías médicas y dentales
Radiación terrestre	(0,54)	De isótopos de uranio y torio
Radiación cósmica	(0,36)	De protones, partículas alfa
Radiación del cuerpo humano	(0,30)	De potasio-40, carbono-14, tritio
Actividades industriales nucleares	(0,02)	Centrales nucleares, ensayos nucleares atmosféricos
Actividades industriales no nucleares	(0,01)	Combustión del carbón, televisión, relojes de pantalla luminosa
En alimentos	(0,1)	De comer un plátano

 

¿Cómo algo tan pequeño puede liberar tanta energía?

Para empezar, debemos saber que la energía nuclear es aquella que está contenida en el núcleo de un átomo. ¿Y dónde se encuentran los átomos? Pues ¡por todas partes! Toda la materia en el planeta, como los seres vivientes y no vivientes, está constituida por átomos. Los átomos son las partículas más pequeñas en las que se puede dividir un elemento químico, manteniendo sus propiedades.   El núcleo atómico tiene dimensiones muy reducidas. Ocupa la parte central del átomo; tiene carga positiva y casi la totalidad de la masa atómica. Para evitar que el núcleo se desintegre como consecuencia de la repulsión eléctrica, aparece una fuerza mucho mayor, la fuerza nuclear, que es atractiva.  Las partículas responsables de la fuerza nuclear son los quarks: up (u) y el down (d). En el nucleón se encuentran subpartículas en sus dos estados: • Protones, de carga positiva cuantitativamente igual a la del electrón (1,602 × 10-19 culombios). Constituido por dos quarks up y un down.  •Neutrones, que son eléctricamente neutros, con una masa ligeramente superior a la de los protones y que carecen de carga eléctrica. Tienen dos quarks down y un up.  • Un electrón es una partícula elemental estable cargada negativamente y que describe trayectorias elípticas. Hay tantos electrones en la corteza como protones en el núcleo, por lo que el átomo es eléctricamente neutro. Los protones positivos en el núcleo son los que atraen la nube circundante de electrones con carga negativa para constituir un átomo.

¿Cómo se obtiene energía nuclear cuando se unen núcleos?

? El Sol es una bola de hidrógeno, el átomo más simple, formado por un protón y un electrón. Asimismo, es fuente de la mayor parte de la energía sobre la Tierra, causa de flujos atmosféricos, de ecosistemas y del ciclo del agua, el origen del calor que hace posible la vida. Ahí se genera la energía de fusión nuclear.

Veamos algunas ventajas de la energía nuclear por fusión

• Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que su combustible son dos isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio) muy abundantes en la naturaleza, sobre todo en el agua y en la superficie terrestre. • No se generan residuos radiactivos de forma intrínseca (el resultado de la reacción de fusión es un gas noble, el helio). • La reacción de fusión no es una reacción en cadena; no es posible que se pierda el control. En cualquier momento se puede parar la reacción, sencillamente cerrando el suministro de combustible. • La fusión no produce gases que contribuyan al efecto invernadero. La reacción en sí solo produce helio, un gas no nocivo.

Prof  Isidro

aaaaa