El corazón de la materia (Representación en siete actos)

Transcripción

1 El corazón de la materia (Representación en siete actos) Aportación de la divulgación científica al conocimiento de la energía nuclear Manuel Lozano Leyva Cursos de verano UPM, La Granja, 7 julio 2009

2 Acto 1: La energía

3 El hombre y la energía Aunque el mejor arma del hombre es el ingenio Con ayuda llegó pronto a los 2 kw Potencia de un hombre: unos 100 vatios (W) Energía desarrollada en una jornada dura: 1 kwh

4 Hasta 10 kw Hasta 50 kw

5 Hasta que llegó el vapor Thomas Savery 1698 Thomas Newcomen 1720

6 Edison: la multiplicación de las máquinas patentes!!

7 La luz eléctrica Proporcionaré luz tan barata que no sólo los ricos podrán hacer arder sus bujías Concentración de la producción de energía, distribución del uso

8 La primera central eléctrica

9 Electricidad

10 Producción de electricidad

11 El Sol como fuente de energía en la Tierra

12 Fuentes derivadas del Sol Agua Fósiles Luz Viento

13 Y otras muchas otras fuentes, por ejemplo: las mareas Molino de mareas de Isla Cristina

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15 Acto 2: El rey del Universo

16 El Sol: enana amarilla

17 La caldera termonuclear E = m c 2

18 1 H + 1 H 2 H + e + + ν p n + e + + ν Interacción débil Efecto túnel Estrella mucho tiempo en la SP Equilibrio estable (WKB)

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22 Todo sucede en varios centenares de miles de años: hay pocas gigantes rojas en un diagrama H-R

23 Estrella de gran masa

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25 Muerte explosiva de una estrella de gran masa: SN(II) Fotodesintegración de núcleos pesados: reacción endotérmica Colapso ( p < 0 ) P T Desintegración beta inversa (p + e n + ν) + Colapso (10 9 K, g/cm 3 ) Gas degenerado de neutrones Rebote Onda de choque ( km/s)

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27 supernovaexplosion1.flv.mpeg

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31 Nacimiento de una estrella en el Brazo de Perseo de nuestra galaxia. El cúmulo estelar IC1805 está formado por estrellas calientes y jóvenes que se forman en la nebulosa ubicada detrás.

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35 Un reactor natural de fisión Hace millones de años se dieron en Oklo las circunstancias apropiadas para que se generara energía de fisión nuclear de forma mantenida. El reactor estuvo ofreciendo energía a razón de unos Megavatios-año durante años.

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38 40 K 87 Rb 232 Th 238 U Vida media (en miles de millones de años) 1,277 47,5 14,05 4,468 Corteza continental superior Abundancia en ppm (partes por millón) ,7 2,8 Actividad (Bq/kg) Océanos Concentración (mg/litro) 399 0, ,003 2 Actividad (Bq/litro) 12 0, ,040 Sedimentos oceánicos Abundancia (ppm) ,0 1,0 Actividad (Bq/kg)

39 Dosis radiactivas usuales recibidas por habitante Dosis equivalente (msv) Ambiental/año Exámenes médicos/año Radiografía de tórax TAC tórax Sesión de radioterapia Personal de vuelo/año ,2 0,

40 Acto 3: Una historia bella y cruel

41 Los Curie y la radioactividad

42 Rutherford y el núcleo atómico

43 Einstein y la energía nuclear E = mc 2

44 Lise Meitner y la fisión nuclear Enrico Fermi y la pila atómica

45 El Proyecto Manhattan

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47 Acto 4: La bestia domeñada

48 Las centrales nucleares

49 La generación controlada de energía nuclear

50 En la práctica.

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52 Acto 5: Del sainete a la tragedia

53 Los accidentes nucleares Three Mile Island en Harrisburg 1979: El síndrome de China Acumulación de errores al tomar decisiones bajo estrés y multiplicidad de elementos y controles de seguridad

54 versus

55 Chernóbil

56 Desencadenado por un experimento para aumentar la seguridad Insólita acumulación de circunstancias adversas Papel del 135 Xe e importancia de la experiencia Papel de la descoordinación y el autoritarismo Ausencia de edificio de contención Más heroísmo y abnegación que eficiencia

57 Informe UNSCEAR (ONU): Hospitalizaciones: 499 (237 sobreexposición aguda) Muertos: 57 Cáncer de tiroides: 4000 (aprox.) Supervivencia 92-96% No hay indicio científico de aumento de la incidencia promedia de cáncer o tasas de mortalidad ni de desórdenes no malignos (por ejemplo, cataratas) relacionados con la exposición a la radiación. El riesgo de leucemia en la población general, una de las mayores preocupaciones debido a su breve periodo de latencia no parece haber aumentado. La gran mayoría de la población parece que no experimentará consecuencias serias en su salud como resultado de la radiación del accidente de Chernóbil.

58 Víctimas de la industria eléctrica Número de muertos y heridos o enfermos por Gigavatio-año producido en UK excluyendo accidentes severos (ninguno nuclear) (Nordhhaus, 1997) Combustible Víctimas entre trabajadores Víctimas entre el público Fatales No fatales Fatales No fatales Carbón 0,2-4,3 63 2,1-7, Fuel 0,2-1,4 30 2,0-6, Gas 0,1-1,0 15 0,2-0,4 15 Nuclear 0,1-0,9 15 0,006-0,2 16

59 Acto 6: Y de la tragedia al drama

60 Los residuos radioactivos 95,6% (23 Tm) Uranio ( 232 U: 0,1-0,3%; 234 U: 0,1-0,3%; 235 U: 0,5-1,0%; 236 U: 0,4-0,7%; resto: 238 U) 2,9% Fragmentos de fisión estables 0,9% (240 kg) Plutonio 0,3% Cesio y Estroncio (fragmentos de fisión) 0,1% Yodo y Tecnecio (fragmentos de fisión) 0,1% Fragmentos de fisión de vida larga 0,1% Americio, Curio y Neptunio (transuránicos de vida larga)

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62 Almacenamiento in situ de residuos

63 Almacenamiento permanente

64 La escala de tiempos 5000 años 1000 años

65 Incineración por transmutación nuclear

66 Residuos radiactivos: inconveniente o ventaja? Respecto al CO 2, ventajas: Localizados (no esparcidos aleatoriamente) Inocuos (vitrificación, MOX, etc.) Eliminación prevista (más realista y segura que el secuestro de CO 2 )

67 Acto 7: Hacia el futuro más bello

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77 PET y Alzheimer Normal Alzheimer precoz Alzheimer Tardío Niño

78 Cáncer

79 Radicales libres M. Ruiz de Almodóvar Universidad de Granada

80 Desarrollos tecnológicos de futuro

81 Un (posible) futuro limpio La producción fotovoltaica de espectro completo Las pilas de hidrógeno para el transporte La fusión nuclear

82 Los átomos: la más portentosa intuición humana Demócrito (V ac) 24 siglos desde la hipótesis hasta el descubrimiento!! J. Dalton ( )

83 Fin