L'energia atòmica, també coneguda com a energia nuclear, és una de les fonts d'energia més poderoses i alhora més controvertides de l'actualitat. Per comprendre'n la importància i com s'aprofita, és fonamental entendre'n la base física, que es troba al nucli dels àtoms.
El nucli atòmic i lenergia
L'energia atòmica prové de les interaccions dins el nucli dels àtoms. Un àtom està format per un nucli central que conté protons i neutrons, mentre que els electrons giren al seu voltant. L'energia atòmica es basa en dos processos fonamentals: la fissió i la fusió nuclear.
- Fissió nuclea r: Aquest procés passa quan un àtom pesant, com l'urani-235 o el plutoni-239, es divideix en dos àtoms més petits en ser bombardejat per un neutró. Aquest procés allibera una gran quantitat denergia, que es manifesta en forma de calor. La calor generada s'utilitza per produir vapor que, alhora, acciona turbines i genera electricitat. La fissió és la base de les centrals nuclears actuals.
- Fusió nuclear Aquest procés es dóna quan dos àtoms lleugers, generalment isòtops d'hidrogen com el deuteri i el triti, es combinen per formar un àtom més pesat. La fusió nuclear allibera una quantitat d'energia encara més gran que la fissió, però encara no s'ha aconseguit controlar-la de manera eficient per produir energia a gran escala.
El concepte d'energia a la física
En el context de la física, l'energia es defineix com la capacitat per fer feina. Hi ha diferents formes d'energia, com ara la cinètica, la potencial, la tèrmica i la nuclear. L'energia nuclear, en particular, està associada amb la força nuclear forta, una de les quatre forces fonamentals de la naturalesa, que manté units els protons i els neutrons al nucli dels àtoms.
Quan els àtoms es divideixen (fissió) o es combinen (fusió), s'alliberen quantitats d'energia massives. La famosa fórmula d'Einstein, E=mc², explica com es produeix aquesta energia. Segons aquesta equació, l'energia (E) és igual a la massa (m) multiplicada per la velocitat de la llum al quadrat (c²). Això implica que una petita quantitat de massa es pot convertir en una enorme quantitat denergia. Aquest principi és crucial per comprendre perquè l'energia nuclear és tan eficient.
Aplicacions de lenergia atòmica
L'energia atòmica té diverses aplicacions que van més enllà de la generació d'electricitat. Entre elles s'hi inclouen:
L'energia atòmica té una àmplia varietat d'aplicacions que impacten directament a diversos camps de la ciència, la tecnologia i la medicina.
Generació d'electricitat
Entre les més destacades hi ha el seu ús en la generació delectricitat. A través de la fissió nuclear, s'alliberen grans quantitats d'energia en dividir nuclis d'àtoms pesants com l'urani, cosa que genera calor per produir vapor i, alhora, generar electricitat en centrals nuclears.
Aquesta font denergia és eficient i capaç de proporcionar grans quantitats delectricitat de manera contínua i estable.
Medicina
Al camp de la medicina, l'energia atòmica té un impacte significatiu, especialment en el tractament del càncer.
La radioteràpia utilitza radiació nuclear per destruir cèl·lules tumorals, permetent tractaments més precisos i efectius. A més, els isòtops radioactius s'utilitzen en diagnòstic mèdic, en procediments com ara la tomografia per emissió de positrons (PET) i la gammagrafia, per obtenir imatges detallades de l'interior del cos humà.
Investigació científica
La investigació científica també es beneficia de lenergia atòmica.
Els acceleradors de partícules fan servir energia nuclear per estudiar les partícules subatòmiques i comprendre millor les lleis fonamentals de la física. Aquests avenços són crucials per al desenvolupament de noves teories en camps com la física de partícules i l'astrofísica.
Propulsió i transport
En l'àmbit de la propulsió, els reactors nuclears són essencials en submarins i portaavions i proporcionen una font d'energia duradora i eficient.
Aquests vehicles poden operar durant llargs períodes sense necessitat de proveïment de combustible, cosa que els dóna un avantatge estratègic en termes d'autonomia.
Els riscos de l'energia nuclear
Tot i els seus beneficis, l'energia atòmica planteja reptes significatius. El principal és la gestió de les deixalles radioactives, que poden romandre perilloses durant milers d'anys. A més, els accidents nuclears, com els que van tenir lloc a Txernòbil i Fukushima, han generat una gran preocupació sobre els riscos associats amb aquesta font d'energia.
A llarg termini, el futur de lenergia nuclear també està condicionat pels avenços en la fusió nuclear, que podria oferir una font denergia molt més neta i abundant que la fissió.
Diferències entre energia atòmica i energia nuclear
L'energia atòmica i l'energia nuclear són termes que sovint s'utilitzen de manera intercanviable, però hi ha una petita diferència en el seu abast i com es fan servir en diferents contextos.
L'energia atòmica es refereix principalment a l'energia alliberada a través de les reaccions nuclears, com ara la fissió o la fusió nuclear. El terme "energia atòmica" és més utilitzat quan es parla de l'aplicació pràctica d'aquesta energia, com a les centrals nuclears per generar electricitat o en l'ús mèdic, com ara la radioteràpia. En aquest context, fa referència a l'aprofitament de l'energia que s'obté dels àtoms i els seus nuclis.
D'altra banda, el concepte d'energia nuclear és més ampli i es refereix a l'energia emmagatzemada al nucli dels àtoms ia les reaccions nuclears (fissió o fusió) que alliberen aquesta energia. L'energia nuclear inclou tant l'energia atòmica com altres aplicacions de l'energia que no necessàriament estan orientades al consum directe, com ara la investigació o els reactors nuclears de recerca.
També, en alguns casos, s'utilitza per referir-se a la tecnologia nuclear en general, com ara els reactors nuclears i els armaments nuclears.