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Energía nuclear, Cuando el vapor de agua ha pasado por la turbina, se…

Energía nuclear

                                     central nuclear de agua en ebullición (BWR)

                                                              Las centrales BWR se diferencian de las centrales PWR principalmente en que no tienen circuito de agua secundario. Además, el circuito primario trabaja a una presión inferior y el vapor se produce en el reactor desde donde se envía directamente a la turbina para mover el generador.

                                                                                          Tanto las centrales PWR como las BWR disponen de un edificio de combustible que sirve para almacenar los elementos de combustible nuevos y para guardar el combustible ya utilizado hasta que se pueda trasladar a un centro de almacenaje final de combustible gastado.

                                                                                          El edificio de combustible y el de contención están conectados entre sí para poder trasladar los elementos combustibles sin salir de la zona controlada de la central y que se encuentra totalmente aislada del resto de instalaciones de la central.

                                                                  Además, las centrales nucleares disponen de edificios auxiliares donde están situados los equipos y sistemas de seguridad.

¿Que es la energía nuclear?

                                                                                            La energía nuclear es la energía contenida en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un elemento químico manteniendo sus propiedades.

Tipos de energia nuclear

Fusion

                                                                                           En la fusión nuclear, la energía se libera cuando núcleos de átomos ligeros se combinan entre sí para formar un núcleo estable más pesado. La energía producida por el Sol tiene este origen.

Fision

                                                                                                        En la fisión nuclear, núcleos de átomos pesados, sobre los que se hacen incidir neutrones, se descomponen en núcleos más pequeños y ligeros, liberando la energía que mantiene unidos los neutrones y protones que los forman y emitiendo dos o tres neutrones. Estos, a su vez, pueden producir más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos pesados que emitirán nuevos neutrones y así sucesivamente, de manera que la reacción se mantenga por sí misma. Este efecto multiplicador se conoce como reacción de fisión nuclear en cadena.***

                                                                                                En el núcleo de cada átomo hay dos tipos de partículas, neutrones y protones. Las fuerzas que mantienen unidas las partículas del núcleo entre sí –venciendo incluso las de repulsión electrostática entre los protones- son de naturaleza desconocida y de corto alcance, solo aparecen en el interior de los núcleos y se denominan fuerzas nucleares. La energía acumulada por estas se llama energía de enlace.

¿Qué es la radioactividad?

                                                                                     Es una propiedad interna de los átomos, por lo que está muy relacionada con el estudio de la estructura de la materia A lo largo de la historia, numerosos científicos investigaron e hicieron importantes avances sobre qué es la radioactividad y en qué consiste. Entre ellos destacan: Rutherford, Pierre y Marie Curie, Bequerel, Geiger y Marsden, Planck, Bohr o Hertz.

Centrales Nucleares

¿Qué es una central nuclear?

                                                                           Una central nuclear es una instalación industrial que generar electricidad a partir de la energía nuclear. Forma parte de la familia de las centrales termoeléctricas, lo que implica que utiliza el calor para generar la energía eléctrica. Este calor proviene de la fisión de materiales como el uranio y el plutonio. Más adelante veremos qué es la radioactividad, ahora te proponemos un juego interactivo para conocer qué es una central nuclear.

Funcionamiento de una central nuclear

                           Después, el agua se transporta para volver a conseguir vapor, cerrando así el circuito del agua.

                                 La fisión del uranio se lleva a cabo en el reactor nuclear, liberando una gran cantidad de energía que calienta el agua hasta evaporarla.

                             Este vapor se transporta al conjunto turbina–generador mediante un circuito de vapor.

                                Una vez ahí, las aspas de la turbina giran por la acción del vapor y mueven el generador, que trasforma la energía mecánica en electricidad.

Reactores nucleares de fisión

                                              Un reactor nuclear de fisión es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones de fisión en cadena, disponiendo de los medios adecuados para extraer el calor generado. Sus elementos principales son:

                                                  Combustible. Formado por un material fisionable, generalmente compuesto de uranio en el que tienen lugar las reacciones de fisión. Es la fuente de generación de calor.

                                                     Moderador. Hace disminuir la velocidad de los neutrones rápidos generados en la fisión, manteniendo la reacción. Se acostumbra a utilizar agua, agua pesada, helio, grafito o sodio metálico.

                                                      Elementos de control. Permiten controlar en todo momento la población de neutrones y mantener estable el reactor.

                                                          Refrigerante. Extrae el calor generado por el combustible. Generalmente se utilizan refrigerantes líquidos como el agua ligera, el agua pesada o gases como el anhídrido carbónico y el helio.

                                                         Blindaje. Evita que les radiaciones y los neutrones del reactor se escapen al exterior. Por lo general, se utiliza hormigón, acero o plomo.

                                                      Elementos de seguridad. Todas las centrales nucleares de fisión disponen de múltiples sistemas de seguridad para evitar que se libere radioactividad al exterior.

Tipos de reactores nucleares

Reactores de agua ligera

                                                                    Reactor de agua a presión (PWR – Pressurized water reactor): Utilizan agua como moderador y refrigerante. El combustible utilizado es el uranio ligeramente enriquecido en forma de dióxido de uranio. Este tipo de reactor se ha desarrollado principalmente en los Estados Unidos, Rusia, Alemania, Francia y Japón.

                                                                  Reactor de agua en ebullición (BWR – Boiling water reactor):  En este tipo de reactor, una parte del agua del refrigerante (que a la vez actúa como moderador) pasa a la fase vapor en el propio reactor. Se ha desarrollado principalmente en los Estados Unidos.

Reactor de agua pesada

                                                                            El reactor de agua pesada utiliza el uranio natural como combustible, mientras que el agua pesada se usa como moderador y como refrigerante. Este tipo de reactor se ha desarrollado principalmente en Canadá.

Reactor de uranio natural, gas y grafito

                                                                             Utiliza el uranio natural en forma metálica como combustible; el grafito como moderador, y el anhídrido carbónico como refrigerante. Estos reactores se han desarrollado principalmente en Francia y Gran Bretaña.

Reactor avanzado de gas

                                                                            Utilizan óxido de uranio ligeramente enriquecido y dispuesto en tubos de acero inoxidable como combustible.

Reactor de grafito y agua ligera

                                                                        Este diseño, exclusivamente soviético, utiliza uranio ligeramente enriquecido como combustible; grafito como moderador, y agua como refrigerante, que se transforma en vapor en el propio reactor.

                               central nuclear de agua a presión (PWR)

                                                                        El combustible que utilizan las centrales nucleares PWR es dióxido de uranio enriquecido. El proceso comienza introduciéndolo en forma de pastillas en unos tubos.  Los elementos de combustible se refrigeran mediante un circuito de agua (llamado circuito primario) que, a su vez, sirve como moderador. El agua aumenta la temperatura y se mantiene en estado líquido a causa de la elevada presión del sistema.

                                    Cuando el vapor de agua ha pasado por la turbina, se envía a un condensador donde se enfría y se vuelve líquido.

                                       El refrigerante circula por los generadores de vapor, cediendo el calor a otro circuito de agua diferente y totalmente independiente (circuito secundario) que se transforma en vapor, haciendo girar los álabes de la turbina, que está acoplada a un generador eléctrico.  El vapor, una vez ha pasado por la turbina, se condensa y vuelve al generador de vapor.

                                                                                                                       Todo este circuito está situado en el interior de un edifico de contención, constituido de hormigón armado con un espesor de entre 50 y 100 cm y con un cubrimiento interior de acero que hace que sea hermético. Este edificio de contención se mantiene por debajo de la presión atmosférica para evitar, en caso de accidente, que los posibles escapes salgan al exterior.