Nucleo Electrictas

Introducción

La energía eléctrica se ha convertido en parte de nuestra vida diaria, tanto así que ha formado parte de nuestra evolución dentro de la tecnología y gracias a ello podemos tener una mejor calidad de vida.

La docilidad en su control, su fácil y rápida transformación en trabajo y el rápido y eficaz trabajo que realiza hace que nuestra vida sea mejor y más sencilla, sin embargo la energía eléctrica puede llegar a ser muy peligrosa en algunos casos cuando llega a tener un voltaje muy alto y esta se llega a descontrolar.

La energía nuclear producida por la energía liberada durante la fisión del átomo, es limpia, confiable en el suministro, no contaminante, pero con una desventaja que los ecologistas levantan como bandera: produce residuos que tardan muchos años en perder su actividad.

¿Qué es una central nuclear?

Es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Sus instalaciones nucleares son construcciones muy complejas por la variedad de tecnologías industriales empleadas y su elevada seguridad con la que se les dota.

Aun con todas las estructuras y sistemas de seguridad que se requieren, las plantas nucleares son de las más económicas en su operación.

En 1954 inicio la operación de la primera planta nucleoeléctrica en Rusia, con capacidad de 5 MWe, la primera planta comercial empezó a operar en 1956 en Inglaterra, con capacidad de 50 Mwe. Hoy operan más de 440 reactores en el mundo, generando más del 16% de la electricidad en el mundo.

El principio de producción de electricidad de una central nuclear es el movimiento de turbinas a partir de una fuerza externa. Tanto en el caso de los reactores nucleares como en el de las plantas de energía térmica convencionales, la fuerza del vapor es la que mueve esas turbinas.

La forma de generar el vapor es la principal diferencia entre los reactores nucleares y las centrales térmicas convencionales. Se valen de la fisión nuclear generada en el ‘núcleo’ del reactor para calentar el agua que pasa por un circuito secundario independiente, lo cual permite su posterior recuperación.

Las características de la reacción nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control y prolifera por encima de una determinada temperatura a la que funden los materiales empleados en el reactor, así como si se producen escapes de radiación nociva por esa u otra causa.

Modo de operar

Se usa material radioactivo (uranio generalmente), y por su estado de radiación calienta una gran masa de agua que le rodea, dicha agua caliente se usa para calentar a su vez a través de un intercambiador de calor a otra masa de agua, al grado que se evaporice. Dicho vapor a presión se usa para accionar turbinas que hacen funcionar al generador.

Lo más complicado de las nucleoeléctricas es el riesgo de la radiación, por lo que las instalaciones se van haciendo más complejas en el afán de hacerlas seguras.

Funcionamiento

Una central de este tipo utiliza combustible “nuclear”, esto es, material que contiene núcleos fisionables (es decir que se pueden ‘partir’); en lugar del combustible “convencional”. El Uranio 235 es un material fisionable, como así también el plutonio, pero del uranio natural que se extrae de las canteras sólo una parte en 140 es uranio 235, el resto es inutilizable. Un reactor puede funcionar tanto con uranio natural (escaso material fisionable) como con uranio enriquecido, -al cual se lo ha tratado especialmente para aumentar su rendimiento (mayor proporción de U.235)-. El calor para generar vapor proviene del proceso de fisión. La fisión comienza cuando un neutrón a gran velocidad choca contra un núcleo, el núcleo no puede albergar el neutrón extra y se parte formando dos núcleos más pequeños. Al mismo tiempo se liberan varios neutrones que van a chocar contra otros núcleos, que a su vez se rompen y liberan más neutrones, y así sucesivamente. Dado que el primer neutrón desencadena una serie de fisiones, este procedimiento se denomina reacción en cadena. Así, se puede generar una enorme cantidad de energía y de calor en una fracción de segundo. Este proceso se lleva a cabo en el núcleo del reactor, formado por los ‘elementos combustibles’.

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El núcleo del reactor se encuentra rodeado de una sustancia llamada moderador que se utiliza para frenar la velocidad de los neutrones hasta llevarlos a la energía térmica (una velocidad aprox. 3.700 m/s, a una temperatura de 290 grados C) y aumentar la probabilidad de choque con otros núcleos. En los reactores que utilizan uranio enriquecido como elemento combustible se utiliza agua común o grafito como moderador, en cambio en los reactores que utilizan uranio natural, (menos cantidad de núcleos fisionables) se utiliza agua pesada, tal es el caso de las centrales nucleares argentinas de Atucha y Embalse, el agua pesada está formada por dos átomos de deuterio y uno de oxígeno (el deuterio es un isótopo del hidrógeno que posee un neutrón más en su núcleo, por lo tanto es más denso). Los neutrones provenientes de la fisión tienen una gran velocidad, con la cual es más difícil hacerlos chocar contra otros núcleos, por lo tanto es necesario frenarlos mediante choques con otras sustancias capaces de extraerles energía sin absorberlos. Esta función es, en parte, cumplida por el agua pesada que es aproximadamente 100 veces más absorbente que el agua normal, por eso se la emplea con uranio natural, deficiente en uranio-235. En cambio, con uranio enriquecido, con el cual se generan más neutrones, se puede usar agua común. El uso del agua como moderador, en lugar del grafito utilizado en algunos modelos de reactores soviéticos como el de Chernóbil, reduce el riesgo de incendio. Dentro del núcleo se insertan, con el fin de controlar la potencia de la fisión, las denominadas ‘barras de control’. Estas barras son generalmente de cadmio, un material que absorbe los neutrones que chocan contra ellas durante el proceso de fisión evitando que progrese la reacción en cadena. El núcleo del reactor de Atucha I, por ejemplo, cuenta con 29 barras de control y son necesarias solo 3 para detener el proceso en el acto. En caso de producirse un recalentamiento, y de ser necesario detener el reactor en forma inmediata, también se puede introducir dentro del núcleo ácido bórico que actúa de una forma similar a las barras de control.

Seguridad

Un principio básico en el diseño

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