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[RESUMEN CENTRALES NUCLEARES] PLANTAS DE VAPOR

CENTRALES NUCLEARES ¿Qué es una central nuclear? En una central nuclear, como en una central térmica (carbón, fuel o gas) se transforma la energía liberada por un combustible, en forma de calor, en energía mecánica, y después en energía eléctrica; el calor producido permite evaporar agua que acciona una turbina que lleva acoplado un alternador. La energía térmica se origina por las reacciones nucleares de fisión en el combustible nuclear formado por un compuesto de uranio.

El vapor que alimenta la turbina puede ser producido directamente en el interior de la vasija del reactor (en los reactores de agua en ebullición) o en un cambiador denominado generador de vapor (en los reactores de agua a presión). El principio de una central nuclear es entonces muy sencillo. Es la tecnología aplicada la que es compleja debido a los fenómenos en juego, las potencias alcanzadas, los requisitos técnicos y las precauciones necesarias para asegurar en todo momento, tanto la seguridad de los trabajadores y de la población, como la protección del medio ambiente. Reactor Nuclear: Un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones de fisión en cadena, con los medios adecuados para extraer el calor generado. Un reactor nuclear consta de varios elementos, que tienen cada uno un papel importante en la generación del calor. • • • • •

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El combustible, formado por un material fisionable, generalmente un compuesto de uranio, es la fuente de generación del calor. El moderador, que hace disminuir la velocidad de los neutrones rápidos, llevándolos a neutrones lentos o térmicos. El refrigerante, que extrae el calor generado por el combustible del reactor. El reflector, que permite reducir el escape de neutrones de la zona del combustible, y por tanto disponer de más neutrones para la reacción en cadena. Los elementos de control, que actúan como absorbentes de neutrones, permiten controlar en todo momento la población de neutrones, y por tanto, la reactividad del reactor. El blindaje, que evita el escape de radiación gamma y de neutrones del reactor. Los materiales usados como blindaje son el hormigón, el agua y el plomo.

Tipos de Reactores Nucleares Los reactores nucleares se clasifican, de acuerdo con la velocidad de los neutrones que producen las reacciones de fisión, en: reactores rápidos y reactores térmicos. A su vez, los reactores térmicos se clasifican, de acuerdo con el tipo de moderadora empleado, en: reactores de agua ligera, reactores de agua pesada y reactores de grafito.

[RESUMEN CENTRALES NUCLEARES] PLANTAS DE VAPOR Los reactores más empleados en las centrales nucleoeléctricas son: a. Reactor de agua a presión (PWR), que emplea agua ligera como moderador y refrigerante; óxido de uranio enriquecido como combustible. Se genera el vapor que alimenta a la turbina. b. Reactor de agua en ebullición (BWR), el refrigerante, al trabajar a menor presión, alcanza la temperatura de ebullición al pasar por el núcleo del reactor, y parte del líquido se transforma en vapor, el cual una vez separado de aquél y reducido su contenido de humedad, se conduce hacia la turbina sin necesidad de emplear el generador de vapor. c. Reactor de agua pesada (HWR), que emplea agua pesada como moderador. Puede emplear uranio natural o ligeramente enriquecido como combustible. d. Reactor de grafito-gas. Este tipo de reactores usan grafito como moderador y CO2 como refrigerante. Utilizan óxido de uranio enriquecido; y los denominados reactores de alta temperatura (HTGR), usan helio como refrigerante. e. Reactor de agua en ebullición (RBMK), moderado por grafito, que consiste en un reactor moderado por grafito, con uranio enriquecido, y refrigerado por agua en ebullición. Funcionamiento: Circuito Primario, (Edificio del Reactor): El agua desmineralizada que circula por su interior toma el calor producido en el reactor por la fisión nuclear y lo transporta hasta el generador de vapor. En él, un segundo flujo de agua independiente del primero, absorbe el calor a través de su contacto exterior con las tuberías por las que circula el agua desmineralizada del circuito primario. Por fin, dicho fluido retorna a la vasija del reactor tras ser impulsado por las bombas principales. El funcionamiento del circuito primario se complementa con la presencia de una serie de sistemas auxiliares que aseguran el control de volumen, purificación y desgasificación del refrigerante. b. Circuito Secundario, (Generación de electricidad): el vapor producido en los generadores se conduce al foco frío o condensador, a través de la turbina que transforma la energía térmica (calor) en energía mecánica. La rotación de los álabes de la turbina acciona directamente el alternador de la central y produce energía eléctrica. El vapor de agua que sale de la turbina pasa a estado líquido en el condensador, retornando, mediante el concurso de las bombas de condensado, al generador de vapor para reiniciar el ciclo. c. Circuito de Refrigeración: Este sistema consta de dos torres de refrigeración de tiro natural, un canal de recogida del agua y las correspondientes bombas de impulsión para la refrigeración del condensador y elevación del agua a las torres. a.

Seguridad La seguridad nuclear tiene como objetivo reducir la probabilidad de que ocurra un accidente y mitigar sus consecuencias, caso de que ese accidente se produjera. Las salvaguardias técnicas deben mantener las siguientes funciones vitales deducidas del objetivo principal de la seguridad nuclear. •

El control de la Reacción Nuclear

[RESUMEN CENTRALES NUCLEARES] PLANTAS DE VAPOR •

La refrigeración del Reactor.

Junto con otras medidas pasivas e intrínsecas, los sistemas de seguridad responden ante la indisponibilidad y fallos de los sistemas principales, así como a los posibles transitorios de operación.

Residuos nucleares. Uno de los principales problemas del uso de la energía nuclear es la gestión de los residuos nucleares ya que son muy peligrosos y difíciles de eliminar. Los residuos nucleares son uno de los principales problemas relacionados la energía nuclear. Si estos residuos no se tratan debidamente, resultan altamente peligrosos para la población y el medio ambiente. Los residuos radiactivos se pueden clasificar según sus características físicas y químicas y por su actividad. Clasificándolos por su actividad tenemos: • • •

Residuos nucleares de alta actividad, compuestos por los elementos del combustible ganado. Residuos nucleares de media actividad, son radionucleidos producidos en el proceso de fisión nuclear. Residuos nucleares de baja actividad, básicamente se trata de las herramientas, ropas y material diverso utilizado para el mantenimiento de una central de energía nuclear. Destino de los residuos: - Entierro en el lecho marino: Los residuos se sepultarían bajo los sedimentos del lecho oceánico. Esto presenta los problemas de que los residuos no son recuperables ni controlables y de que deberían producirse numerosos transportes con el riesgo de accidente. -

Entierro en los hielos Antárticos: Esta opción también ha sido abandonada por incontrolable e inviable y por la firma de acuerdos internacionales sobre protección de la Antártida. Sin embargo, estas aguas ocultan nada menos que 17.000 focos radiactivos.

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Transmutación: Este proceso consiste en convertir los residuos en otros radionucleidos de vida más corta mediante el bombardeo con neutrones.

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Reprocesamiento: Consiste en la separación química de los diferentes componentes de los residuos para su posterior reutilización. Se podría extraer el uranio no gastado.

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Almacenamiento en superficie: Sería el menos malo de todos. Consistiría en el almacenamiento de los residuos en espacios especiales dedicados a ello, siempre bajo control y con sistemas de refrigeración pasivos.