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TEMA 5: ENERGÍAS NO RENOVABLES, DATOS IMPORTANTES, 5.3. ENERGÍA NUCLEAR, 5…

- - - - Reactor: es el sitio en el que tiene lugar la fisión. Tiene una serie de tubos de acero inoxidable, por donde se introducen las pastillas de uranio; unas barras de control que regulan la potencia del reactor y que paran la reacción en cadena cuando las barras se introducen en el núcleo; moderador que reduce la velocidad de los neutrones a una óptima en la que es más probable que se produzca la fisión. (Reactores lentos: SÍ y reactores rápidos: NO)
      - Turbinas: a estas les llega una gran cantidad de vapor a gran presión formado con el calor disipado en el reactor. Al girar la turbina hace funcionar el alternador al que está conectado, generando una corriente.
      - Condensador: sirve para licuar el vapor que sale de la turbina. Es un depósito lleno de agua por el que pasa la tubería con el fluido, la cual cede calor al depósito enfriándose. Después hay que enfriar el depósito, para lo cual se introduce otra tubería de agua fría (que más tarde sale caliente).
      - Edificio de almacenamiento y manipulación: cuenta con unas piscinas de hormigón recubiertas con unas planchas de acero en las que se almacena el combustible. Además, los combustibles ya utilizados también se depositan aquí temporalmente.
      - Circuito de refrigeración/ generador de vapor: es un circuito de líquido refrigerante que rodea al núcleo del reactor con el fin de evacuar el calor. Deuterio, protio o helio.
    - - PWR (Pressurized water reactor): reactor de agua a presión. Combustible 235U enriquecido al 3%. Moderador agua ligera (protio). Circuito de refrigeración consta de dos circuitos autónomos: circuito primario, que recoge el calor del reactor y está siempre líquido, y circuito secundario que recibe el calor del primario en el generador de vapor y se convierte a estado gaseoso a gran presión, y va a las turbinas. 50% de las centrales.
      - BWR (Boiling water reactor): reactor de agua en ebullición. Combustible y moderador = PWR. Circuito de refrigeración consta de un solo circuito, que recoge el calor del reactor, pasa a estado gaseoso y va a las turbinas. Son más inseguras en caso de escape de fluido. 25% de las centrales.
  - - - Calentar el gas a temperaturas tan elevadas. Para que se inicie la reacción se necesitan 100.000.000 ºC, y para que sea comercial 300.000.000 ºC.
      - Disponer de un recipiente que soporte esa temperatura el tiempo suficiente. A esas temperaturas los átomos se han ionizado, es decir, no tienen electrones y tienen carga positiva y electrones libres cargados negativamente. Esto es el plasma. El plasma no puede estar en contacto con ningún otro material, así que se puede colocar levitando dentro de potentes campos magnéticos.
      - Extraer la energía liberada para transformarla en electricidad.
      - Métodos para contener el plasma.
        
        Confinamiento inercial: usa un láser finísimo que comprime las partículas de deuterio durante un tiempo muy breve. Así se consiguen reacciones termonucleares muy pequeñas semejantes a la bomba H.
        
        Confinamiento magnético (Tokamak): cuenta con enormes electroimanes que generan un campo magnético del orden de 50.000 gauss, haciendo que el plasma flote. Además, se sube la temperatura del plasma transmitiéndole una enorme corriente.
- - - - Carbón mineral: procede directamente de la naturaleza, ya que resultan de vegetales sepultados y carbonizados naturalmente.
        
        Antracita: 95% C, Pc= 8000, Procedencia de la era primaria
        
        Hulla: 85%C, Pc= 7000, Procedencia de la era primaria
        
        Lignito: 75%C, Pc= 6000, Procedencia de la era secundaria
        
        Turba: 50% C, Pc= 2000, Procedencia muy reciente
      - Carbón artificial: son fabricados o modificados por el ser humano.
        
        Carbón vegetal: se obtiene de la quema de madera en montones recubiertos de barro, no hay contacto directo con el aire, la madera se quema parcialmente. Uso: braseros y barbacoas.
        
        Carbón de coque: (más adelante)
    - - Fabricación del carbón de coque: es un carbón que usa en los altos hornos para fabricar acero. Este debe servir como combustible para fundir el hierro, y además, debe emitir gases que reaccionen con los óxidos ferrosos para transformarlos en hierro puro que se usará para elaborar el acero (reducción). PROCESO: Se introduce hulla en una cámara cerrada, en la cual se introduce una cantidad de O2 controlada. Se sube la T a 1100ºC y se mantiene 16 horas. El carbón de coque al rojo vivo se echa en un vagón que lo lleva a la torre de enfriamiento. Antes de que se enfríe, se la hacen unas briquetas.
      - Obtención de productos industriales
        
        Gas ciudad: antes sustituía al butano en las viviendas. Se usa solo en las coquerías o en la industria.
        
        Vapores amoniacales: se saca fertilizante (sulfato amónico)
        
        Grafito casi puro en las paredes
        
        Brea o alquitrán
        
        Aceites: colorantes, medicamentos, explosivos, plásticos...
        
        Pez: asfalto para pavimentar carreteras e impermeabilizar tejados.
      - Producción de electricidad en las centrales térmicas clásicas
        
        El carbón llega y se echa en la tolva, y de esta cae al molino.
        
        El carbón se introduce en la caldera y se libera su energía calorífica, de la cual la mayor parte se cede al agua del sistema de tubos. El agua se transforma en vapor a gran presión. Las cenizas del carbón van al cenicero.
        
        Además, para que el carbón arda, antes hay que inyectar aire a 90ºC en la caldera. Para ello, el aire se calienta en el calentador de aire. Además, los gases de la combustión pasan por el precipitador, que está formado por varias cortinas de agua pulverizada y se encarga de retener las partículas sólidas. Por otra parte, antes de que los gases salgan por la chimenea, pasan por un desulfurizador que les quita el azufre (lluvia ácida)
        
        Después, el vapor generado de los tubos pasa a las turbinas (alta, media y baja presión). En ellas, se obtiene la energía mecánica de rotación, la cual se transforma en energía eléctrica gracias al generador de corriente alterna solidario a la turbina.
        
        A continuación, el vapor se licua en el condensador, y después pasa a la torre de refrigeración, donde se enfría el agua antes de pasar a los calentadores y después a la caldera. Finalmente la corriente generada a unos 20 000V pasa por los transformadores hasta llegar a 40 000V. Para terminar, la electricidad se traslada a los puntos de consumo a través de las líneas de transporte.
    - - Tienen como objetivo reducir la contaminación que conlleva el carbón.
        
        Combustión en lecho fluido: una vez molido el carbón se mezcla con cal. De esta forma se consigue un aumento del rendimiento y que el azufre del carbón reaccione con la cal y no se libere a la atmósfera.
        
        Gasificación del carbón: consiste en inyectar oxígeno al aire, junto con vapor de agua, a una masa de carbón. Así se consigue la emisión de un gas, que posteriormente se quema.
    - - El carbón en España se consume en distintas áreas. Las principales son: generación eléctrica, coquerías y otros, fabricación de cemento, uso doméstico e industria.
    - - Impacto medioambiental: destaca la emisión a la atmósfera de óxidos de azufre, de nitrógeno, hidrocarburos y dióxido de carbono. Esto cambia la proporción en el aire y tiene consecuencias graves:
        
        Efecto invernadero: al emitir CO2 se crea una capa que impide que los rayos solares al rebotar contra el suelo escapen al espacio. Esto hace que aumente la temperatura en la superficie.
        
        Lluvia ácida: los óxidos se mezclan con el vapor de agua de la atmósfera y se forman ácidos sulfúrico y nítrico, que luego precipitan en forma de lluvia.
        
        Pérdidas de parte del manto fértil del suelo: origina la destrucción de bosques.
        
        Contaminación en los ríos: altera el ecosistema acuático y el agua que consumimos.
        
        Deterioro del patrimonio arquitectónico: los gases deterioran las rocas de los edificios.
      - Tratamiento de los residuos: las cenizas (que son ricas en azufre) deben ser llevadas a vertederos controlados para que no sean perjudiciales.
- - - - Similar al carbón. En la formación del petróleo hay dos fases:
        
        Primero, la descomposición se llevó a cabo a través de bacterias aerobias (que necesitan 02).
        
        Después, se depositaron más sedimentos y ya no había 02, entonces aparecieron bacterias anaerobias, que transformaron la materia orgánica en hidrocarburos.
    - - Tanto la localización de estos pozos como la extracción del petróleo son procesos que requieren un equipo cualificado y costoso. La localización se lleva a cabo a través del método sísmico, que aporta gran información sobre la estructura del subsuelo. La extracción se hace con una torre de extracción, que cuenta con un tubo perforador que llega a la capa del petróleo. Entonces, lo saca al exterior con bombas o agua/aire a presión.
    - - El petróleo crudo extraído del yacimiento no se puede usar porque es una mezcla de hidrocarburos. Por ello, hay que destilarlo en las refinerías.
        
        Primero se calienta todo el petróleo a 340ºC, se transforma en gas.
        
        Después, ese gas se lleva a la torre de fraccionamiento, en la cual los gases más densos quedan abajo y los menos densos arriba. Además, en la torre, la temperatura disminuye a medida que se asciende. Esas cavidades de distintas temperaturas están separadas por platillos.
        
        Sin embargo, los puntos de ebullición de los distintos hidrocarburos son similares. Por ello, hay que destilar el petróleo varias veces: destilación fraccionada o múltiple.
        Entonces, cuando el petróleo crudo en estado gaseoso se inyecta en la parte inferior de la torre, los hidrocarburos más densos, que tienen una T ebullición mayor, se condensan en la parte más baja, y así respectivamente con los distintos tipos de hidrocarburos. Finalmente, en cada platillo queda un líquido distinto que se extrae de la torre mediante los conductos correspondientes.
    - - Gas natural: se obtiene de los pozos petrolíferos pero no deriva del petróleo aunque tengan un origen semejante. Hay dos formas de encontrarlo:
        
        Gas natural húmedo: aparece en la parte superior de los yacimientos de petróleo. Se halla mezclado con hidrocarburos derivados del petróleo, butano...
        
        Gas natural seco: se encuentra en grandes bolsas recubiertas de material impermeable. Se encuentra mezclado con pequeñas proporciones de hidrógeno y nitrógeno.
        
        Finalmente, el gas en la superficie se almacena (a gran presión para que se licue) en depósitos llamados gasómetros. Después se lleva a los puntos de consumo a través de tuberías llamadas gasoductos o mediante camiones cisterna especiales. Además, antes de usarse recibe un tratamiento, de forma que su composición final es: 84% metano, 8% etano, 2% propano y otras impurezas. Es poco contaminante.
      - Hidrocarburos
    - - Impacto medioambiental: impactos parecidos a los del carbón. Se han tomado medidas para no contribuir a la lluvia ácida y el efecto invernadero: gasolina sin plomo, gasóleo sin azufre, usar gas natural en lugar de gasóleo y fuelóleo... Además, como hay pocos oleoductos, hay que transportar parte del petróleo por tierra y mar. Por ello, son comunes los accidentes de barcos petroleros que causan desastres ecológicos (mareas negras).
      - Tratamiento de residuos: los únicos residuos se producen en las refinerías, donde se desechan metano y etano, que se queman en la propia refinería, emitiendo monóxido y dióxido de carbono.