Rescatamos un artículo muy interesante desde “foro Nuclear” para entender, de una manera básica, como funciona una central nuclear de un modo muy senillo y comprensible para todo el mundo junto algún aporte más que consideramos interesante. Como funciona una central nuclear :
Como funciona una central nuclear
Una central nuclear es una instalación industrial en la que se genera electricidad a partir de la energía nuclear que se libera en forma de energía térmica mediante una reacción nuclear de fisión en cadena en la vasija de un reactor nuclear.
El componente principal de una central es el reactor nuclear, en el que se aloja el combustible nuclear (habitualmente uranio) y que cuenta con sistemas que permiten iniciar, mantener y detener, de forma controlada, la reacción nuclear. Exactamente igual que una central de carbón, Diesel, etc, el cambio principal es la forma de obtener la energía necesaria (calentar el agua) para obtener la electricidad.
La energía térmica liberada se utiliza para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta presión y alta temperatura. Este vapor hace girar una turbina que está conectada a un generador, que transforma la energía mecánica del giro de la turbina en energía eléctrica.
Existen distintos tipos de reactores nucleares, pero se pueden destacar dos diseños que suponen más del 80% de las casi 450 unidades en funcionamiento en el mundo:
- El reactor de agua a presión (Pressurized Water Reactor, PWR, por sus siglas en inglés)
- El reactor de agua en ebullición (Boiling Water Reactor, BWR, por su siglas en inglés)
Como funciona una central nuclear. Funcionamiento de un reactor PWR
Es importante recordar que, en la fisión nuclear, núcleos de átomos pesados, sobre los que se hacen incidir neutrones, se descomponen en núcleos más pequeños y ligeros, liberando la energía que mantiene unidos los neutrones y protones que los forman y emitiendo dos o tres neutrones. Éstos, a su vez, pueden producir más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos pesados que emitirán nuevos neutrones y así sucesivamente, de manera que la reacción se mantenga por sí misma. Este efecto multiplicador se conoce como reacción de fisión nuclear en cadena.
El funcionamiento de una central nuclear se puede simplificar en estas fases:
- La fisión del uranio se lleva a cabo en el reactor nuclear, liberando una gran cantidad de energía que calienta el agua de refrigeración que circula a gran presión. Esta agua se lleva mediante el circuito primario a un intercambiador de calor (generador de vapor), en el que se produce vapor de agua.
- Este vapor se transporta al conjunto turbina–generador mediante un circuito secundario.
- Una vez ahí, los álabes o palas de la turbina giran por la acción del vapor. El eje de la turbina mueve el alternador, que trasforma la energía mecánica en electricidad.
- Cuando el vapor de agua ha pasado por la turbina, se envía a un condensador donde se enfría y se convierte de nuevo en agua líquida.
Después, el agua se transporta de nuevo al generador de vapor para volver a conseguir vapor, en circuito cerrado.
Una turbina de vapor es una máquina de una precisión increíble, estabilizada hasta el máximo pese a su tamaño, que podemos observar en esta foto:
Esta turbina transfiere su rotación por el eje hasta el generador que producirá la electricidad a una tensión que difiere según el generador y la potencia del reactor, por ejemplo puede ser entre 7000 y 15000 voltios, que entregará al transformador elevador para pasarla a la tensión de transporte (generalmente 400.000 voltios en España)
Como funciona una central nuclear. Vemos el vídeo
Con todos estos datos ya podemos ver un pequeño vídeo que nos lo explica en tan solo un minuto, de una forma simple y muy gráfica:
A partir de elevar la corriente a la tensión de transporte, se reparte a la red mallada (uniéndose a la energía de las demás centrales (ciclo combinado, eólica, solar, etc) y se va transformando en las distintas subestaciones transformadoras hasta la distribución en nuestros barrios y de ahí a nuestras casas o fábricas.
Principales componentes
Anteriormente se ha indicado que un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, mantener y detener, de forma controlada, las reacciones de fisión en cadena, disponiendo de los medios adecuados para extraer el calor generado.
El componente central de una central es el reactor, que es la instalación donde se aloja el combustible nuclear
Sus componentes principales son:
- Combustible. Material en el que tiene lugar las reacciones de fisión, normalmente se emplea dióxido de uranio enriquecido. Se utiliza simultáneamente como fuente de energía y de neutrones para mantener la reacción en cadena. Se presenta en estado sólido en forma de pastillas cilíndricas encapsuladas en varillas metálicas de unos cuatro metros de longitud.
- Moderador. Agua que hace disminuir la velocidad de los neutrones rápidos generados en la fisión, lo que posibilita nuevas fisiones y el mantenimiento de la reacción en cadena.
- Refrigerante. Es el mismo agua que hace las funciones de moderador, y sirve para extraer el calor generado por la reacción de fisión del uranio del combustible.
- Barras de control. Son los elementos de control del reactor y actúan como absorbentes de neutrones. Son barras de indio-cadmio o carburo de boro, que Permiten controlar en todo momento la población de neutrones y mantener estable el reactor y también su parada cuando es necesario.
- Blindaje. Evita que les radiaciones y los neutrones del reactor se escapen al exterior. Por lo general, se utiliza hormigón, acero o plomo.
- Elementos de seguridad. Todas las centrales nucleares disponen de múltiples sistemas de seguridad para evitar que se libere radiactividad al exterior, entre los que se encuentra el edificio de contención.
En la siguiente foto podemos ver la sección de una central nuclear donde se ve de una forma esquemática la explicación del vídeo:
Las torres de refrigeración
Si en alguna ocasión has visto una central nuclear, destacan dos figuras principalmente, el edificio de contención. donde se aloja el reactor y el circuito primario, donde se produce la reacción en cadena, y lo que seguro que más te ha llamado la atención, la torre de refrigeración, con esa columna blanca, llamativa, que no es más que vapor de agua procedente de la refrigeración del circuito del condensador y que por supuesto, no es en absoluto radiactivo y por supuesto no es humo, como muchas veces nos enseñan en televisión cada vez que hablan de la contaminación, este es su aspecto:
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