Reactores y centrales nucleares
Cuarto medio - Actividad Nº 47

 

 

1.- ¿Qué son los reactores nucleares?

Los reactores nucleares son instalaciones en donde se llevan a cabo las reacciones nucleares en cadena, es decir, reacción de fisión nuclear. En estas instalaciones se mantienen y controlan reacciones de este tipo utilizando el combustible adecuado que permita dar seguridad a la gran cantidad de energía liberada por las sucesivas fisiones que se producen. En algunos casos, esta energía en forma de calor es utilizada para generar energía eléctrica, y en otros, los reactores disipan el calor.

Existen dos tipos de reactores nucleares: los de investigación y los reactores en potencia.

a- Reactores nucleares de investigación:
En este tipo de reactores los neutrones generados en la fisión se utilizan para generar radioisótopos de interés o para irradiar materiales con fines de investigación científica y/o tecnológica, disipando la energía térmica generada al ambiente a través de torres de enfriamiento.

 

b- Reactores nucleares en potencia:
Son reactores en donde el calor generado en la fisión se utiliza para generar energía eléctrica para distintas acciones. Existen dos tipos de estos reactores: los de agua en ebullición y los de agua a presión.

- Los reactores de agua en ebullición, se caracterizan porque utilizan agua natural purificada como moderador y refrigerante, empleando como combustible generalmente U-238 enriquecido con U-235. En ellos, el calor generado por la reacción nuclear se utiliza para hacer hervir el agua, que genera una enorme cantidad de vapor, que se introduce en una gran turbina que acciona un generador eléctrico.

Al mismo tiempo, el vapor que sale de la turbina pasa a un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida, para que posteriormente vuelva al reactore impulsada por una bomba.

 

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- Por otro lado, un reactor de agua a presión, se caracteriza por tener como refrigerante agua a gran presión, usando como moderador agua o grafito y como combustible también U-238 enriquecido con U-235, sin embargo, su funcionamiento se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición, es decir, a temperaturas menores de 100°C. 

El vapor que se produce, pasa a un intercambiador de calor, donde es enfriado y condensado para volver en forma líquida al rector. Durante el intercambio hay un traspaso de calor a un circuito secundario de agua. Esta agua, producto del calor, genera vapor, que se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.

 

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En la actualidad, independiente del tipo de reactor nuclear, todos disponen de una estructura básica común. Algunas de ellas encargadas de permitir el control de la reacción nuclear y otras de proveer seguridad en el proceso e incluso en caso de fallas materiales, como un terremoto.

 

2.- ¿Cómo está compuesto un reactor nuclear?

Un reactor nuclear consta de varios elementos que cumplen un papel importante en la generación de energía. Estos elementos son:

Sistemas de control. Permiten controlar las fisiones nucleares pudiendo absorber los neutrones que se encuentran en el medio y evitando que se produzcan nuevas fisiones. El sistema está constituido por barras de control, que generalmente son de cadmio o boro, que se sitúan en el núcleo del reactor y bajan automáticamente cuando la instrumentación de monitoreo detecta parámetros no establecidos de presión, temperatura y niveles de radiación.

Moderador. Permite disminuir la velocidad de los neutrones para dar continuidad a la reacción en cadena. Como moderador se puede utilizar agua ligera (natural), agua pesada (deuterada) o carbono (grafito).

Refrigerante. Es un fluido utilizado para extraer el calor liberado en las reacciones de fisión, en el cual se sumerge el núcleo. No debe ser corrosivo, debe tener pocas impurezas y un alto poder de absorción del calor. Se puede utilizar como refrigerante agua ligera, agua pesada o anhídrido carbónico.

Combustible. Corresponde  a un material fisionable que permite extraer con rapidez la energía generada. Se encuentra en estado sólido y generalmente corresponde a U-235, pero también puede utilizarse Pu-239, subproducto del uranio.

-  Barras de combustible. En estas barras de ubica el combustible nuclear. Están formadas por uranio mezclado con aluminio como láminas separadas a una distancia que permita la circulación de fluido permitiendo que el calor se disipe.

Núcleo del reactor. En este lugar se encuentran las barras de combustible, las cuales poseen el uranio. Tienen forma geométrica simétrica y están refrigeradas generalmente por agua. En este lugar se produce la reacción nuclear.

Sistema de blindaje. Este sistema evita la fuga de radiaciones hacia los operarios y hacia el medio externo del reactor. Generalmente, se utilizan como medio de blindaje el agua, el plomo y el hormigón de alta densidad.

Sistema de contención.  Está constituido por una serie de barreras múltiples que impiden el escape de la radiación y de los productos reactivos. La primera barrera, en cierto tipo de reactores, es un material cerámico que recubre el elemento combustible. La segunda barrera es la estructura que contiene el combustible. La tercera barrera es la vasija que contiene el núcleo del reactor, y finalmente la cuarta barrera la constituye el edificio que alberga al reactor en su conjunto.

 

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3.- ¿Qué es una central nuclear?

Las centrales nucleares son instalaciones formadas por un reactor nuclear conectado a un sistema de generación eléctrica. La energía obtenida es una central nuclear es mucho mayor en relación a la obtenida en una central termoeléctrica.

Es importante destacar que todas las centrales nucleares son diseñadas bajo niveles muy altos de seguridad. Estas se rigen por el concepto de seguridad a ultranza, que significa privilegiar la seguridad de toda la instalación. Así, se busca reducir al máximo cualquier filtración de radiación, no solo en accidentes sino en cualquier momento en las operaciones diarias.

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4.- ¿Qué ventajas y desventajas tiene el uso de una central nuclear?

La producción de energía nuclear en todo el mundo, ha puesto en la palestra un amplio debate ético, político y ecológico en el que evidentemente hay defensores y opositores.

A continuación se mencionan las principales ventajas y desventajas que ambos han presentado en comparación al uso de otras fuentes de energía:

- Dentro de las ventajas se cuenta que la energía nuclear desempeña un papel importante en el retraso del calentamiento global, ya que no emite gases invernadero como el dióxido de carbono, además los residuos radiactivos generados en las centrales nucleares se pueden reducir considerablemente aplicando las tecnologías adecuadas. Por otro lado, con el uso de la energía nuclear se evita la dependencia de los combustibles fósiles cuyos precios se han incrementado notablemente en los últimos años debido a diversas razones, pero principalmente a que los combustibles fósiles no son renovables.

- En cuanto a las desventajas se cuenta que una central nuclear siempre emite radiaciones que pueden afectar la salud de las personas y deteriorar el medioambiente, por lo cual su funcionamiento constituye un riesgo, aunque la central se encuentre operando sin problemas. Además, el manejo de los residuos radiactivos es complejo, y el riesgo de accidentes nucleares es alto. Por otro lado, el costo de instalación de una planta de este tipo es muy elevado y se requiere un cierto nivel de desarrollo tecnológico para instalar y mantener un parque nuclear. Finalmente, si se masifica el uso de este tipo de energía en países con proyectos de expansión militar, aumenta el riesgo de proliferación de armas nucleares.

Como se sabe, hoy en día el uso de la energía nuclear para la producción de otro tipo de energía ha sido una de las aplicaciones más importantes a nivel mundial,  sin embargo, en nuestro país las necesidades energéticas actuales han puesto en el debate público el uso de nuevas tecnologías para responder a la demanda energética actual y futura.

 


 

Creado por Portal Educativo. Fecha: 2016-11-25. Se autoriza uso citando www.portaleducativo.net. Prohibido su uso con fines comerciales.
 
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