Nucleolectrica Laguna Verde

Ing. Mecánica Eléctrica

Mendoza Chávez GiovanniPulido Corte Julio Amadeus

Central NucleoeléctricaDe Laguna Verde

¿Qué es una Central Nuclear?

¿Cómo funciona unaCentral Nucleoeléctrica?

Conversión de calor en energía eléctrica

1.-La energía del combustible se utiliza para producir vapor a elevada presión y temperatura.



2.- La energía del vapor se transforma en movimiento de una turbina.



3.- El giro del eje de la turbina se transmite aun generador, que produce energía eléctrica.


Las centrales nucleoeléctricas se diferencian de las demás centrales térmicas solamente en la primera etapa de conversión, es decir, en la forma de producir vapor.

¿Cómo es un Reactor Nuclear?Un reactor consta de tres elementos esenciales:1.- El combustible.2.- El moderador.3.-El fluido refrigerante.

¿Cómo es un Reactor Nuclear?

El calor se obtiene a partir de uranio sin que se produzca combustión. Por analogía se le denomina combustible nuclear.

El Combustible NuclearEl uranio que se utiliza en L.V. contiene: 0.7% uranio 235 o bien en forma de uranio enriquecido, con uranio 235 hasta un 3 o 4%.

Uranio 235El uranio natural se coloca en los reactores en forma de uranio metálico o de oxido de uranio, dispuesto en barras compactas o tubos de pocos centímetros de diámetro varios de longitud.

Uranio 235

El Combustible NuclearPara contener el combustible los productos formados en la fisión, las pastillas se encapsulan en un tubo perfectamente hermético, el tubo es de aleación de Circonio.

El Moderador Situado en el corazón del reactor nuclear, el moderador constituye un medio para disminuir la velocidad de los neutrones, lo cual propicia una reacción nuclear en cadena eficaz.

El Moderador

La razón principal para efectuar este proceso de frenado de los neutrones es permitir la interacción de estos corpúsculos con los átomos fisibles (uranio 235 y plutonio 239) presentes en el combustible de un reactor nuclear. Cuando tras la absorción de un neutrón fisiona un átomo, emite dos o tres neutrones a una velocidad de 20 000 km/s. A tal velocidad es poco probable que otro átomo fisible absorba estos neutrones. El empleo del moderador permite obtener mejor rendimiento del reactor.

El Moderador

El moderador mas utilizado son el Agua ordinaria y el Agua Pesada.

El Fluido Refrigerante

Tiene la misma función que el agua que circula por una caldera convencional:Evacuar el calor producido por el combustible, para producir vapor.


El Fluido refrigerante circula entre las barras de combustible impulsado por una bomba.


Los fluidos refrigerantes más comunes son el anhídrido carbónico, en los reactores de uranio natural, el agua en los reactores de uranio enriquecido y el sodio en los reactores rápidos.


El fluido refrigerante tras circular bañando las barras de combustible, con lo que se calienta, es conducido a un intercambiador en el que cede el calor extraído del reactor al agua que circula por el intercambiador, convirtiéndola en vapor.


Sólo hay una excepción: en los reactores BWR (reactores de agua en ebullición) el vapor se produce directamente al entrar en contacto el agua de refrigeración (fluido refrigerante) con las barras de combustible.

Reactores BWR(Boiling Water Reactor)

1-Vasija del reactor2-Uranio3-Barras de control4-Bombas de circulación5-Motores de las barras de control6 -Vapor


7-Entrada de agua8-Turbina de alta presión9-Turbina de baja presión10-Generador eléctrico11-Excitador del generador eléctrico12-Condensador de vapor13-Agua fría para el condensador


14-Precalentador15-Bomba de circulación de agua16-Bomba de agua fría del condensador17-Camara de hormigón18-Conexión a la red eléctrica

Dispositivos de Seguridad

Las centrales nucleares tienen una serie de dispositivos de seguridad destinados a mantener bajo control la reacción de fisión en cadena y evitar la salida de radiaciones al exterior en caso de accidente.

Barras de Control

Variar la posición de las barras de control (3) (retirando o introduciéndolas en el combustible) es el método común de control de la potencia cuando se arranca el reactor y cuando se trabaja hasta el 70% de la potencia del reactor. A medida que las barras de control se retiran, se reduce la absorción de neutrones en las mismas, aumentando en el combustible. Por tanto aumenta la potencia del reactor. En cambio, al introducir las barras de control, aumenta la absorción de neutrones en éstas y disminuye en el combustible de forma que se reduce la potencia en el reactor.

Sistemas de seguridad nuclear activos Se denominan sistemas de seguridad nuclear activos aquellos que precisan un evento iniciador actuado por un sistema de control, tal como puede ser un relé. Se distinguen de los sistemas de seguridad nuclear pasivos en que estos últimos actúan de forma necesaria debido al propio diseño de la central y a las leyes físicas que rigen la naturaleza.

Sistema de refrigeración de emergencia del núcleo (ECCS)

Debe asegurar un caudal suficiente de refrigeración si ocurriera un accidente con pérdida de refrigerante, de forma que se evacue el calor generado en el núcleo y así se eviten daños en el combustible. Además debe poder aportar suficiente agua borada como para compensar el aumento de reactividad originado por un accidente de rotura en la línea de vapor, siempre en un margen de parada aceptable.También debe cumplir su función aún en caso de pérdida total del suministro eléctrico exterior y de fallo simple en cualquiera de sus componentes.

Sistema de agua de alimentación auxiliar(AFWS)

El sistema de Agua de Alimentación Auxiliar (AFWS) protege la planta ante cualquier accidente que necesite el secundario como sumidero de calor, es decir, un sistema de refrigeración adicional. Además se utiliza en operación normal durante el arranque y la parada.El AFWS puede mantener un nivel de agua suficiente en los generadores de vapor para que se evite la apertura de las válvulas de seguridad del presionador por una presurización debida a un aumento excesivo de la temperatura del primario.

Sistema de reserva de tratamiento de gases (SGTS)

El sistema de reserva de tratamiento de gases mantiene una presión negativa en el edificio del reactor en condiciones de aislamiento para evitar que salgan gases radiactivos al ambiente. En la centras para extraer las partículas radioactivas y adsorbentes de carbón activo para extraer los halógenos radiactivos que puedan presentarse en concentraciones que excedan el criterio de dosis en el ambiente. Los gases nobles radiactivos que puedan pasar a través de filtros y adsorbentes se diluyen con el aire y se dispersan en la atmósfera desde la chimenea de la central. El sistema está calculado para proporcionar al menos un cambio de aire por día en el edificio del reactor

Producción de Energía Mecánica

El vapor producido en el reactor nuclear se canaliza hacia una turbina donde hace girar sus álabes. La energía contenida en el vapor se convierte así en energía mecánica de rotación.

Turbina de Vapor

Producción de Energía Eléctrica

Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde

Datos Técnicos1.- Reactor

Numero de Unidades 2 X 654 MW Netos

Tipo BWR

Combustible Oxido de Uranio enriquecido

Enriquecimiento Alto 2.19% de U235 (en peso)

Enriquecimiento Bajo 1.76% de U235 (en peso)

Sin enriquecimiento 0.711% de U235 (en peso)

Numero de Ensambles 444 con 62 Barras de combustible y 2 de agua por ensamble

Datos Técnicos

1.- Reactor

Numero Total de barras de combustible

27,528

Peso Total de Uranio 81,285 Toneladas de Uranio

Longitud activa del combustible 381 cm

Diámetro Exterior de la barra 1.226 cm

Espesor del Encamisado 0.0813 cm

Diámetro exterior de la Pastilla 1.041 cm

Material de Encamisado Zircaloy 2

Material del canal de combustible Zircaloy 4

Datos Técnicos

1.- Reactor

Material de las placas de sujeción Acero inoxidable 304

Sistema de control del liquido Pentaborato de Sodio

Presión de Servicio 71.79 kg/cm2

Potencia Térmica del Reactor 1,931MWt

Perdidas en los Sistemas 3.8MWt

Potencia Térmica en ciclo de la Turbina

1,933MWt

Flujo de Vapor 0.3%

Entalpia 669.75cal/gr

Datos Técnicos1.- Reactor

Bombas de Recirculación 2

Potencia de cada bomba de Recirculación

4,500 HP

Flujo de Recirculación 9,600 Toneladas por Hora

Bombas de chorro de recirculación interior

20

Flujo de Recirculación Interior 27,950 Toneladas por Hora

Vasija Acero al carbón revestido interiormente de acero austenitico

Datos Técnicos2.- Turbina

Tipo De Flujo cuádruple impulso-reacción

De alta presión 1 Turbina

Presión a la entrada 68.2kg/cm2

Presión a la salida 13.7kg/cm2

Presión en el primer paso 52.8kg/cm2

Frecuencia de Rotación 1,800 rpm

Temperatura de Vapor a la Entrada

2830C

No. De Extracciones 4

De baja presión 2 Turbinas

Presión a la entrada 13.3kg/cm2

Presión a la salida 710mm de Hg

Temperatura de Vapor a la Entrada

2670C

No. De Extracciones 10

Datos Técnicos3.- Generador

Tipo Cerrado con Polos no Salientes Autoventilados

Capacidad Máxima 674.5MW

Frecuencia 60Hz

Voltaje 22KV

Frecuencia de Rotacion 1,800 rpm

Corriente 19,683 A

Factor de Potencia 0.9

Datos Técnicos4.- Excitador

Tipo Directamente acoplado sin escobillas

Capacidad 3,000 KW

Voltaje 525V

Corriente 5,715 A

Datos Técnicos5.- Condensador

Tipo De superficie de dos cuerpos con dos cajas en la entrada y dos en la salida.

Capacidad 1.072 X 106Kcal/Hr

Numero de tubos 40,784

Superficie efectiva total 47,117m2

Caudal de agua de mar para enfriamiento.

28.2m3/seg

Datos Técnicos6.- Bombas de Condensado

Tipo Centrifugas verticales con difusor.

Numero de Bombas 3

Capacidad de Diseño 352.5 l/Seg.

Carga Total 120m


Temperatura de diseño de succión 600C

Datos Técnicos7.- Bombas de Refuerzo de condensado

Tipo Centrifugas horizontales.

Numero de Bombas 3

Capacidad de Diseño 353.5 l/Seg.

Carga Total 311m


Temperatura de diseño de succión 400C

Datos Técnicos8.- Bombas de Alimentación al Reactor

Tipo Turbo Bombas, centrifugas horizontales.

Capacidad de Diseño 685 l/Seg.

Carga Total 598.5 m

Frecuencia de Rotación Variable (5,200 rpm, nominal)

Temperatura de diseño de succión 188.90C

Datos Técnicos9.- Calentadores de agua de alimentación al reactor

Tipo Dos trenes en Paralelo

Numero de Calentadores de baja presión

10

Presión de Diseño 56Kg/cm2

Numero de Calentadores de Alta Presión

2

Presión de Diseño 161.7 kg/cm2

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