Ingeniería nuclear

Ciencia aplicada

La ingeniería nuclear es la disciplina de ingeniería que se ocupa del diseño y la aplicación de sistemas que utilizan la energía liberada por los procesos nucleares. ^{[1] [2]} La aplicación más destacada de la ingeniería nuclear es la generación de electricidad. En todo el mundo, unos 440 reactores nucleares en 32 países generan el 10 por ciento de la energía mundial a través de la fisión nuclear . ^[3] En el futuro, se espera que la fusión nuclear agregue otro medio nuclear de generación de energía. ^[4] Ambas reacciones hacen uso de la energía de enlace nuclear liberada cuando los nucleones atómicos se separan (fisión) o se unen (fusión). La energía disponible está dada por la curva de energía de enlace , y la cantidad generada es mucho mayor que la generada a través de reacciones químicas. La fisión de 1 gramo de uranio produce tanta energía como quemar 3 toneladas de carbón o 600 galones de fueloil, ^[5] sin agregar dióxido de carbono a la atmósfera. ^[6]

¿Qué hacen los ingenieros nucleares?

Los ingenieros nucleares trabajan en áreas como las siguientes: ^{[7] [8] [9]}

• Diseño de reactores nucleares , que ha evolucionado desde los reactores de prueba de concepto de Generación I de los años 1950 y 1960, ^[10] hasta los conceptos de Generación II , Generación III y Generación IV.
• Hidráulica térmica y transferencia de calor . En una planta de energía nuclear típica , el calor genera vapor que impulsa una turbina de vapor y un generador que produce electricidad.
• Ciencia de los materiales en relación con las aplicaciones de la energía nuclear
• Gestión del ciclo del combustible nuclear , en el que se obtiene el material fisionable , se transforma en combustible , se retira cuando se agota y se almacena o reprocesa de forma segura.
• La propulsión nuclear se utiliza principalmente en buques de guerra, pero también se han utilizado conceptos para aeronaves y misiles. La energía nuclear se utiliza en el espacio desde los años 60.
• La física del plasma , que es fundamental para el desarrollo de la energía de fusión
• Desarrollo y gestión de armas
• Generación de radionucleidos , que tienen aplicaciones en la industria, la medicina y muchas otras áreas.
• Gestión de residuos nucleares
• Física de la salud
• Medicina nuclear y física médica
• Salud y seguridad
• Ingeniería de instrumentación y control
• Ingeniería de procesos
• Gestión de proyectos
• Ingeniería de calidad
• Operaciones del reactor ^[11]
• Seguridad nuclear (detección de materiales nucleares clandestinos) ^[12]
• La ingeniería nuclear incluso tiene un papel en la investigación criminal ^[13] y en la agricultura. ^[14]

En la industria nuclear también trabajan muchos ingenieros químicos , eléctricos , mecánicos y de otros tipos, al igual que muchos científicos y personal de apoyo. En los Estados Unidos, casi 100.000 personas trabajan directamente en la industria nuclear. Si se incluyen los empleos del sector secundario , la cantidad de personas que reciben apoyo de la industria nuclear estadounidense es de 475.000. ^[15]

Historia de la ingeniería nuclear

La ingeniería nuclear nació en 1938, con el descubrimiento de la fisión nuclear. ^[16] El primer reactor nuclear artificial , CP-1, fue diseñado por un equipo de físicos que estaban preocupados de que la Alemania nazi también pudiera estar buscando construir una bomba basada en la fisión nuclear. (La primera reacción nuclear conocida en la Tierra ocurrió de forma natural , hace 1.700 millones de años, en Oklo, Gabón, África). El segundo reactor nuclear artificial, el reactor de grafito X-10 , también fue parte del Proyecto Manhattan , al igual que los reactores productores de plutonio de Hanford Engineer Works . La primera bomba nuclear fue llamada Gadget ^[17] y se utilizó en la prueba nuclear Trinity . ^[18] Se creía que el arma tenía un rendimiento de alrededor de 20 kilotones de TNT.

El primer reactor nuclear en generar electricidad fue el Reactor Reproductor Experimental I (EBR-I), que lo hizo cerca de Arco , Idaho, en 1951. ^[19] El EBR-I era una instalación independiente, no conectada a una red, pero un reactor de investigación posterior de Idaho de la serie BORAX suministró brevemente energía a la ciudad de Arco en 1955.

La primera central nuclear comercial, construida para ser conectada a una red eléctrica, es la Central Nuclear de Obninsk , que comenzó a funcionar en 1954. La segunda parece ser la Central Atómica de Shippingport , que produjo electricidad en 1957.

Para una cronología breve, desde el descubrimiento del uranio hasta la era actual, véase Esquema histórico de la energía nuclear o Historia de la energía nuclear .

Consulte la Lista de reactores nucleares comerciales para obtener un listado completo de los reactores de energía nuclear y el Sistema de información sobre reactores de energía del OIEA (PRIS) para obtener estadísticas a nivel mundial y nacional sobre la generación de energía nuclear.

Dónde trabajan los ingenieros nucleares

En los Estados Unidos, los ingenieros nucleares trabajan de la siguiente manera: ^[20]

• Generación de energía eléctrica 25%
• Gobierno federal 18%
• Investigación y desarrollo científico 15%
• Servicios de ingeniería 5%
• Manufactura 10%
• Otras áreas 27%

A nivel mundial, las perspectivas laborales para los ingenieros nucleares son probablemente mejores en aquellos países que están activos en tecnologías nucleares o que están explorando nuevas tecnologías ^{[ cita requerida ]} :

Escuelas y formación en ingeniería nuclear

Las organizaciones que ofrecen estudios y capacitación en ingeniería nuclear incluyen las siguientes:

Organizaciones de ingeniería nuclear

• Sociedad Nuclear Americana
• Red asiática para la educación en tecnología nuclear (ANENT) https://www.iaea.org/services/networks/anent
• Asociación Nuclear Canadiense
• Sociedad Nuclear China
• Organismo Internacional de Energía Atómica
• Agencia Internacional de Energía (AIE)
• Foro de la Industria Atómica de Japón (JAIF)
• Agencia de Energía Nuclear de Corea (KNEA)
• Red Latinoamericana de Educación en Tecnología Nuclear (LANENT) https://www.iaea.org/services/networks/lanent
• Consejo de Minerales de Australia
• Europa nuclear
• Instituto Nuclear
• Instituto de Energía Nuclear (NEI)
• Asociación de la Industria Nuclear de Sudáfrica (NIASA)
• Consorcio de Educación en Tecnología Nuclear https://www.ntec.ac.uk/
• Agencia de Energía Nuclear de la OCDE (AEN)
• Red regional de educación y capacitación en tecnología nuclear (STAR-NET) https://www.iaea.org/services/networks/star-net
• Asociación Nuclear Mundial
• Instituto Mundial de Transporte Nuclear

Véase también

• Física atómica
• Desastre nuclear de Chernóbil
• Desastre nuclear de Fukushima
• Escala internacional de eventos nucleares
• Lista de libros sobre temas nucleares
• Listas de desastres nucleares e incidentes radiactivos
• Lista de reactores nucleares
• Lista de centrales nucleares
• Política de energía nuclear
• Combustible nuclear
• Seguridad de criticidad nuclear
• Material nuclear
• Física nuclear
• Energía nuclear
• Tecnología de reactores nucleares
• Renacimiento nuclear
• Ingeniería de seguridad
• Hidráulica térmica
• Planta piloto de aislamiento de residuos

Referencias

1. "La ingeniería nuclear, hacia el futuro". NuclearNewswire . American Nuclear Society . Consultado el 21 de abril de 2023 .
2. "Ingeniería nuclear". Britannica . Consultado el 19 de abril de 2023 .
3. "La energía nuclear en el mundo actual". Asociación Nuclear Mundial . Consultado el 6 de abril de 2023 .
4. Thompson, Jess. "¿Cuándo podemos esperar una fusión nuclear?". Newsweek . Consultado el 6 de abril de 2023 .
5. "Energía de fisión nuclear". Lawrence Livermore . Consultado el 6 de abril de 2023 .
6. "Energía nuclear y medio ambiente". EIA . Administración de Información Energética de Estados Unidos . Consultado el 7 de abril de 2023 .
7. Martin y Bornstein. «Ingeniería nuclear». Britannica . Consultado el 6 de abril de 2023 .
8. "Perfil de trabajo de ingeniero nuclear | Prospects.ac.uk" www.prospects.ac.uk . Consultado el 13 de diciembre de 2019 .
9. "Lo que hacen los ingenieros nucleares". Manual de perspectivas ocupacionales . Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU . . Consultado el 16 de abril de 2023 .
10. Goldberg y Rosner. «La historia de las generaciones de reactores». Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias . Consultado el 9 de abril de 2023 .
11. "Operación y mantenimiento de centrales nucleares". OIEA . 13 de abril de 2016 . Consultado el 9 de abril de 2023 .
12. "Detección ambiental de programas clandestinos de armas nucleares" (PDF) . MIT . Consultado el 21 de abril de 2023 .
13. "Las técnicas nucleares ayudan a resolver crímenes". EIA . 23 de diciembre de 2003 . Consultado el 7 de abril de 2023 .
14. "5 formas increíbles en que la energía nuclear alimenta nuestras vidas". Energy.gov . Departamento de Energía de EE. UU . . Consultado el 6 de abril de 2023 .
15. "Empleos". NEI . Consultado el 9 de abril de 2023 .
16. "El descubrimiento de la fisión". El Proyecto Manhattan: una historia interactiva . Departamento de Energía de Estados Unidos . Consultado el 7 de abril de 2023 .
17. "Trinity (prueba nuclear)", Wikipedia , 4 de mayo de 2024 , consultado el 8 de mayo de 2024
18. "Trinity (prueba nuclear)", Wikipedia , 4 de mayo de 2024 , consultado el 8 de mayo de 2024
19. "La primera central nuclear del mundo". Laboratorio Nacional de Ingeniería de Idaho . Departamento de Energía de Estados Unidos . Consultado el 7 de abril de 2023 .
20. Townsend, LW; Brady, L.; Lindegard, J.; Hall, HL; McAndrew-Benavides, E.; Poston, JW (2022). "Fuerza laboral de ingeniería nuclear en los Estados Unidos". Revista de física médica clínica aplicada . 23 (Supl 1): e13808. doi :10.1002/acm2.13808. PMC 9880971 . PMID  36305037. 
21. "Austria JRC Report" (PDF) . OIEA . Consultado el 10 de abril de 2023 .
22. "La experiencia crea seguridad". Ingeniería nuclear Siebersdorf . Consultado el 10 de abril de 2023 .
23. "Cooperación técnica del OIEA en África" ​​(PDF) . Consultado el 19 de abril de 2023 .
24. "Banner del OIEA Red asiática para la educación en tecnología nuclear (ANENT)". OIEA . 18 de abril de 2019 . Consultado el 19 de abril de 2023 .
25. "Programa de comunicación técnica del OIEA" (PDF) . OIEA . Consultado el 19 de abril de 2023 .
26. "Ingeniería nuclear. Ayuda a crear las tecnologías del futuro". UNSW Sydney . Consultado el 19 de abril de 2023 .
27. "Austria". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
28. "Departamento de Ingeniería Nuclear". Universidad de Dhaka . Consultado el 19 de abril de 2023 .
29. "Departamento de Física Nuclear". Universidad de Belarús . Consultado el 19 de abril de 2023 .
30. "Bélgica". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
31. "Bulgaria". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
32. "Croacia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
33. "Chipre". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
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35. "Dinamarca". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
36. "Estonia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
37. "Finlandia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
38. "Francia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
39. "Alemania". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
40. "Grecia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
41. "Hungría". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
42. "۱۳ مدرسه اتمی در کشور داریم/ برنامه ریزی برای احداث مدارس جدید". خبرگزاری ایلنا (en persa). 2023-08-02 . Consultado el 2 de agosto de 2023 .
43. "طرح محققان دانشگاه صنعتی اصفهان در بزرگترین پروژه علمی دنیا پذیرفته شد". ایمنا (en persa). 2020-11-22 . Consultado el 2 de agosto de 2023 .
44. "Irlanda". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
45. "Italia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
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48. "Luxemburgo". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
49. "LICENCIATURA EN INGENIERÍA (NUCLEAR)". Facultad de Ingeniería Química y Energética UTM . 7 de junio de 2017 . Consultado el 19 de mayo de 2023 .
50. "Universiti Teknologi Malasia (UTM)". Registro de calificaciones de Malasia . Consultado el 19 de mayo de 2023 .
51. "Malta". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
52. "Países Bajos". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
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57. "Eslovenia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
58. "España". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
59. "Suecia". UE . Consultado el 19 de abril de 2023 .
60. "Universidades". The Nuclear Institute . Consultado el 19 de abril de 2023 .
61. "Jefes del Departamento de Ingeniería Nuclear". NEDHO . Consultado el 19 de abril de 2023 .

Lectura adicional

• Ash, Milton, "Cinética de reactores nucleares", McGraw-Hill, (1965)
• Cravens, Gwyneth. El poder de salvar el mundo (2007)
• Gowing, Margaret. Gran Bretaña y la energía atómica, 1939-1945 (1964).
• Gowing, Margaret y Lorna Arnold. Independencia y disuasión: Gran Bretaña y la energía atómica, vol. I: Elaboración de políticas, 1945-1952 ; vol. II: Ejecución de políticas, 1945-1952 (Londres, 1974)
• Johnston, Sean F. "La creación de una profesión canadiense: el ingeniero nuclear, 1940-1968", Canadian Journal of History, invierno de 2009, vol. 44, número 3, págs. 435-466
• Johnston, Sean F. "Implantar una disciplina: la trayectoria académica de la ingeniería nuclear en los EE. UU. y el Reino Unido", Minerva, 47 (2009), págs. 51-73

Enlaces externos

• Generación eléctrica a partir de energía nuclear comercial
• Departamento de Ingeniería Nuclear de la Universidad Hacettepe
• Revista internacional de ingeniería nuclear
• Recursos de información sobre seguridad nuclear
• Revista técnica de ciencia e ingeniería nuclear
• Revista de acceso abierto sobre ciencia y tecnología de instalaciones nucleares