Funcionamiento de una central de energa nuclearEl principal uso que se le da actualmente a la energa nuclear es el de la generacin deenerga elctrica. Las centrales nucleares son las instalaciones encargadas de este proceso.Prcticamente todas las centrales nucleares en produccin utilizan lafisin nuclear ya que lafusin nuclearactualmente es inviable a pesar de estar en proceso de desarrollo.El funcionamiento de una central nuclear es idntico al de una central trmica que funcione con carbn, petrleo o gas excepto en la forma de proporcionar calor al agua para convertirla en vapor. En el caso de losreactores nucleareseste calor se obtiene mediante las reacciones de fisin de lostomosdelcombustible nuclear.A nivel mundial el 90% de los reactores de potencia, es decir, los reactores destinados a la produccin deenerga elctricason reactores de agua ligera (en las versiones de agua a presin o de agua en ebullicin). De modo que explicaremos ms extensamente el funcionamiento de este tipo de reactor.

Funcionamiento de unreactor nuclearde agua ligera

El principio bsico del funcionamiento de una central nuclear se basa en la obtencin de energa calorfica mediante lafisin nucleardel ncleo de lostomosdel combustible. Con estaenerga calorfica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energa mecnica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energa mecnica enenerga elctrica mediante un generador.Elreactor nucleares el encargado de provocar y controlar estas fisiones atmicas que generarn una gran cantidad de calor. Con este calor se calienta agua para convertirla en vapor a alta presin y temperatura.El agua transformada en vapor sale del edificio de contencin debido a la alta presin a que est sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de laenerga calorficadel vapor se transforma en energa cintica. Esta turbina est conectada a un generador elctrico mediante el cual se transformar laenerga cinticaenenerga elctrica.

Por otra parte, el vapor de agua que sali de la turbina, aunque ha perdidoenerga calorficasigue estando en estado gas y muy caliente. Para reutilizar esta agua hay refrigerarla antes de volverla a introducir en el circuito. Para ello, una vez ha salido de la turbina, el vapor entra en un tanque (depsito de condensacin) donde este se enfra al estar en contacto con las tuberas de agua fra. El vapor de agua se vuelve lquido y mediante una bomba se redirige nuevamente alreactor nuclearpara volver a repetir el ciclo.Por este motivo las centrales nucleares siempre estn instaladas cerca de una fuente abundante de agua fra (mar, ro, lago), para aprovechar esta agua en el depsito de condensacin. La columna de humo blanco que se puede ver saliendo de determinadas centrales es el vapor de agua que se provoca cuando se este intercambio de calor.Reactor nuclearUn reactor nuclear es una instalacin capaz de iniciar, controlar y mantener las reacciones nucleares (generalmente defisin nuclear) en cadena que se produzcan en el ncleo de esta instalacin.La composicin del reactor nuclear est formada por elcombustible nuclear, el refrigerante, los elementos de control, los materiales estructurales y, en el caso de que se trate de un reactor nuclear trmico, el moderador.Los reactores nucleares se pueden clasificar como reactores trmicos y reactores rpidos.Los reactores trmicos son aquellos que funcionan retrasando (moderando) losneutronesms rpidos o incrementando la proporcin detomosfisibles. Para ralentizar estos neutrones, llamadosneutroneslentos, se necesita un moderador que puede ser agua ligera, agua pesada o grafito.Los reactores rpidos son los que no necesitan moderar la velocidad de loselectronesy utilizan neutronesrpidos.Para construir un reactor nuclear es necesario disponer decombustible nuclearsuficiente, que llamamos masa crtica. Tener suficiente masa crtica significa disponer de suficiente material fisible en ptimas condiciones para mantener una reaccin en cadena.La disposicin de absorbentes deneutronesy de lasbarras de controlpermite controlar la reaccin en cadena y la parada y puesta en funcionamiento del reactor nuclear.

En el ncleo del reactor se produce y mantiene la reaccin nuclear en cadena con el objetivo de calentar el agua que se utilizar para accionar las turbinas de la central.El primer reactor nuclear de lahistoria de la energa nuclearfue diseado y puesto en marcha por el premio Nobel de Fsica Enrico Fermi bajo las gradas del campo de rugby de la Universidad de Chicago el 2 de diciembre de 1942. Era de slo medio Watt de potencia pero sirvi para demostrar que un reactor nuclear era tcnicamente posible. Fue usado como instalacin piloto de los reactores diseados para fabricarplutoniopara labomba atmicadel Proyecto Manhattan de la Segunda Guerra Mundial.Componentes del ncleo del reactor nuclear Combustible nuclear Barras de combustible nuclear Ncleo del reactor Barras de control Moderador Refrigerante Reflector BlindajeTipos de reactores nuclearesLa clasificacin de los tipos dereactor nuclearse puede realizar de distinta forma dependiendo del criterio que se utiliza. Entre los criterios ms habituales se encuentran: Segn elcombustible nuclear utilizado encontramos los reactores nucleares deuranio natural y losreactores nuclearesde uranio enriquecido. El combustible de uranio natural contiene la misma proporcin de uranio que se encuentra en la naturaleza, mientras que en el combustible deuranioenriquecido esta proporcin se aumenta artificialmente. Otros reactores utilizan xidos mixtos de Uranio y Plutonio. Segn lavelocidad de los neutronesproducidas en las reacciones nucleares de fisin: reactores se distinguen los reactores rpidos y los reactores trmicos. Segn elmoderador utilizadopueden serreactores nuclearesde agua pesada, agua ligera o de grafito. Segn elmaterial usado como refrigerante: los materiales ms habituales son un gas (helio o anhdrido carbnico) o agua (ligera o pesada). Algunas veces estos materiales, a la vez, tambin actan como moderador. Tambin se puede utilizar vapor de agua, sales fundidas, aire, o metales lquidos como refrigerante.Las diferencias entre los diferentes tipos de centrales nucleares en operacin se basan en el tipo de reactor nuclearque utilizan para producir energa. La forma en que se generaenerga elctricaa partir del vapor generado es similar en todas las centrales nucleares.Tipos dereactores nuclearesen operacin: Reactor de agua a presin (PWR) Reactor de agua en ebullicin (BWR) Reactor deuranionatural, gas y grafito (GCR) Reactor avanzado de gas (AGR) Reactor refrigerado por gas a temperatura elevada (HTGCR) Reactor de agua pesada (HWR) Reactor reproductor rpido (FBR)Ventajas y desventajas de la energa nuclearEn este apartado analizamos lasventajas y desventajas de la energa nuclear. Aunque en la mayora de las organizaciones relacionadas con la energa nuclear ya estn posicionadas a favor o en contra el uso de la energa nuclear, en esta web procuramos hacer un anlisis objetivo, dar la mxima informacin y que sea el visitante quien saque sus propias conclusiones. Ventajas de la energa nuclearLa generacin deenerga elctricamediante energa nuclear permite reducir la cantidad de energa generada a partir de combustibles fsiles (carbn y petrleo). La reduccin del uso de loscombustibles fsilesimplica la reduccin de emisiones de gases contaminantes(CO2y otros).Actualmente se consumen mscombustibles fsilesde los que se producen de modo que en un futuro no muy lejano estos recursos se agotaran o el precio subira tanto que seran inaccesibles para la mayora de la poblacin.Otra ventaja est en la cantidad de combustible necesario; con poca cantidad de combustible se obtienen grandes cantidades de energa. Esto supone un ahorro en materia prima pero tambin en transportes, extraccin y manipulacin del combustible nuclear. El coste delcombustible nuclear(generalmenteuranio) supone el 20% del coste de la energa generada.La produccin de energa elctrica es continua. Una central nuclear est generandoenerga elctricadurante prcticamente un 90% de las horas del ao. Esto reduce la volatilidad en los precios que hay en otros combustibles como el petrleo.Esta continuidad favorece a la planificacin elctrica.La energa nuclear no depende de aspectos naturales. Con esto se solventa la gran desventaja de lasenergas renovables, como en los casos de laenerga solaro la energa elica, en que los horas de sol o de viento no siempre coinciden con las horas de ms demanda energtica.Al ser una alternativa a los combustibles fsiles no se necesita consumir tanta cantidad de combustibles como el carbn o el petrleo. La reduccin del consumo de carbn y petrleo ayuda a reducir el problema del calentamiento global del cambio climtico del planeta. Al reducir el consumo decombustibles fsilestambin mejorara la calidad del aire que respiramos con lo que ello implicara en el descenso de enfermedades y calidad de vida. Desventajas de la energa nuclearAnteriormente hemos comentado la ventaja que supone la utilizacin de la energa nuclear para la reduccin del consumo decombustibles fsiles. Se trata de un argumento muy utilizado por las organizaciones a favor de la energa nuclear pero es una verdad a medias. Hay que tener en cuenta que la gran parte del consumo decombustibles fsilesproviene del transporte por carretera, de su uso en losmotores trmicos(automviles de gasoil, gasolina etc.). El ahorro encombustibles fsilesen la generacin deenerga elctricaes proporcionalmente muy bajo.A pesar de el alto nivel de sofisticacin de los sistemas de seguridad de las centrales nucleares el componente humano siempre tiene cierta repercusin. Ante un imprevisto o en la gestin de un accidente nuclear no se puede garantizar que las decisiones tomadas por los responsables sean siempre las ms apropiadas. Tenemos dos buenos ejemplos enChernobyly enFukushima.Elaccidente nuclear de Chernobyles, por el momento, el peor accidente nuclear de la historia. Una sucesin de decisiones equivocadas por el personal que gestionaba la central acab causando una fuerte explosin nuclear.En el caso delaccidente nuclear de Fukushima, una vez producido el accidente, la actuacin del personal encargado de gestionarlo fue muy cuestionada. Despus del accidente deChernobyl, elaccidente nuclear de Fukushimafue el segundo peor de la historia.Una desventaja importante es la difcil gestin de losresiduos nuclearesgenerados. Los residuos nucleares tardan muchsimos aos en perder suradioactividady peligrosidad.Losreactores nucleares, una vez construidos, tienen fecha de caducidad. Pasada esta fecha deben desmantelarse, de modo que en los principales pases de produccin deenerga nuclearpara mantener constante el nmero de reactoresoperativos deberan construirse aproximadamente 80 nuevosreactores nuclearesen los prximos diez aos.Debido precisamente a que las centrales nucleares tienen una vida limitada. La inversin para la construccin de una planta nuclear es muy elevada y hay que recuperarla en muy poco tiempo, de modo que esto hace subir el coste de laenerga elctricagenerada. En otras palabras, la energa generada es barata comparada con los costes del combustible, pero el tener que amortizar la construccin de la planta nuclear la encarece sensiblemente.Las centrales nucleares son objetivo para las organizaciones terroristas.Genera dependencia del exterior. Poco pases disponen de minas deuranioy no todos los pases disponen de tecnologa nuclear, por lo que tienen que contratar ambas cosas en el extranjero.Losreactores nuclearesactuales funcionan mediante reacciones nucleares por fisin. Estas reacciones se producen en cadena de modo que si los sistemas de control fallasen cada vez se produciran ms y ms reacciones hasta provocar una explosin radioactiva que sera prcticamente imposible de contener.Probablemente la desventaja ms alarmante sea el uso que se le puede dar a la energa nuclear en la industria militar. El primer uso que se le di a la energa nuclear fue para construir dos bombas nucleares que se lanzaron sobre Japn durante la Segunda Guerra Mundial. Esta fue la primera y tima vez que se utiliz la energa nuclear en un ataque militar. Ms tarde, varios paises firmaron el Tratado de No Proliferacin Nuclear, pero el riesgo que en el futuro se vuelvan a utilizar armas nucleares siempre existir.Ventajas de lafusin nuclearfrente a la fisin nuclearActualmente lageneracin de energa elctricaen losreactores nuclearesse realiza mediantereacciones de fisin nuclear. Lafusin nuclear, por el momento, no es aplicable para generar energa elctrica. Est en va de desarrollo, pero si lafusin nuclearfuera practicable, ofrecera las grandes ventajas respecto a lafisin nuclear:Obtendramos una fuente de combustible prcticamente inagotable.Evitaramos accidentes en el reactor por las reacciones en cadena que se producen en lasfisiones.Los residuos generados son mucho menosradiactivos.Por otra parte, laenerga nuclear de fusines inviable debido a la dificultad para calentar el gas a temperaturas tan altas y para mantener un nmero suficiente de ncleos durante un tiempo suficiente para obtener una energa liberada superior a la necesaria para calentar y retener el gas resulta altamente costoso.