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Turbina de una central nuclear

Reactor de Pruebas Avanzado
Reactor nuclear de investigación del laboratorio Nacional de Idaho

Central nuclear de Cattenon,
Francia 

¿Qué es una central nuclear? Utilidad y funcionamiento de una planta nuclear

¿Qué es una central nuclear? Utilidad y funcionamiento de una planta nuclear

Una central nuclear es una central térmica cuya fuente de energía es la energía nuclear.

Su funcionamiento es similar cualquier otra central  térmica: a partir de una fuente de energía se genera energía térmica. Con la energía térmica generada se genera vapor. Con el vapor se genera electricidad.

La diferencia entre los diferentes tipos de instalaciones eléctricas está en la fuente de energía: una central nuclear aprovecha el calor liberado en las reacciones de fisión nuclear de determinados átomos (los rompe).

Las reacciones nucleares se realizan en el reactor nuclear. Dentro del reactor se producen, de forma controlada, reacciones de fisión en cadena. El elemento que se fisiona se llama combustible nuclear. Normalmente se utiliza uranio porqué es un elemento muy inestable y fácil de romper.

La eficiencia energética total de una planta nuclear es de entre el 30% y el 40%.

Se suele considerar el tiempo de vida de funcionamiento de una central nuclear en unos treinta años. El principal problema que presentan es la gestión de los residuos nucleares que generan.

¿Para qué sirve una central nuclear?

La función de una central nuclear es convertir la energía contenida en los átomos en electricidad.

Este tipo de central eléctrica aprovecha la energía contenida en los átomos del combustible nuclear. La conversión se consigue al partir el núcleo de uno de estos átomos liberando una gran cantidad de energía calorífica.

Con la energía calorífica se puede obtener energía eléctrica mediante un proceso similar al de cualquier otro tipo de central termoeléctrica. Al igual que en una central térmica convencional el calor se utiliza para generar vapor de agua que impulsa una turbina de vapor conectada a un generador que produce electricidad.

¿Cómo funciona una planta nuclear?

En una central nuclear, la energía se extrae del núcleo de átomos por medio de su división (fisión nuclear). Los àtomos tienen unos enlaces internos que unen sus subpartículas (electrones, neutrones y protones). Al dividirse, estos enlaces se rompen y desprenden la energía interna de enlace del interior del átomo que unía las partículas separadas.

¿Qué es una central nuclear? Utilidad y funcionamiento de una planta nuclearLa fisión nuclear es provocada de manera artificial y controlada. Para conseguirlo, se dispara un neutrón a un átomo muy grande. Esta pequeña partícula, a una cierta velocidad, rompe el átomo. Al partirse el núcleo se libera una gran candidad de energía en forma de calor: es una reacción nuclear exotérmica.

Reacciones nucleares en cadena

Para que la energía obtenida sea mayor que la energía utilizada, es necesario que las reacciones nucleares sean reacciones en cadena. Así, aunque se necesite mucha energía para poner en marcha la reacción nuclear en cadena, una vez la reacción ya está iniciada no se necesita tanta energía para mantenerla, y llega un momento en el que la energía obtenida es superior a la energía utilizada.

Las reacciones en cadena tienen lugar en el núcleo del reactor nuclear. Posteriormente, un circuito de tubos por los que circula un fluido llamado refrigerante se encargará de transportar el calor generado fuera del depósito enfriándolo. Este circuito se llama circuito primario.

Accionamiento de las turbinas de la central nuclear

Con el calor obtenido de las reacciones nucleares se calienta agua hasta que hierve; el agua se convierte en vapor a una presión muy elevada. Con el vapor de agua a presión se hacen mover las aspas de una turbina. De este modo hemos transformado la energía térmica en energía mecánica. La turbina va conectara a un generador eléctrico. El generador se encarga de transformar la energía mecánica en energía eléctrica

La planta está conectada a la red eléctrica donde inyecta la energía generada.

¿Qué es y para qué sirve el reactor nuclear?

¿Qué es una central nuclear? Utilidad y funcionamiento de una planta nuclearEl reactor nuclear es el sitio donde se generan las reacciones de fisión nuclear. En definitiva se trata de un dispositivo que produce calor.

En el reactor de la central se inicia la reacción en cadena bombardeando un átomo con un neutrón. Una vez iniciada la reacción se puede controlar en el mismo reactor mediante las barras de control y el moderador de neutrones.

Es la parte más sensible de la planta nuclear debido a la alta concentración de material radiactivo. Por ello, se encuentra altamente protegido para evitar un posible accidente nuclear.

Tipos de reactores nucleares

Existen diferentes tipos de reactores nucleares, todos de fisión, a las diferentes centrales nucleares. La ONU los clasifica de la siguiente manera:

  • El reactor de agua a presión (PWR y VVER). Utilizan agua a alta presión para producir vapor a los generadores de vapor. Tienen tres circuitos.

  • El reactor de agua en ebullición (BWR): El segundo más común en el mundo. El agua hierve, generando vapor directamente en el núcleo del reactor. Tienen sólo dos circuitos.

  • El reactor de agua pesada a presión (PHWR): Utiliza agua pesada a alta presión como moderador de neutrones y como refrigerante.

  • El reactor refrigerado por gas (GCR: AGR y Magnox): Usan grafito como moderador de los neutrones y dióxido de carbono en estado gaseoso como refrigerante.

  • El reactor moderado por grafito y refrigerado por agua ligera (LGR y RBMK): Modelos de origen ruso. El "agua ligera" es agua normal.

  • El reactor rápido (LBR, o LMFBR): No desacelera los neutrones de la reacción en cadena y refrigera con sodio líquido. Están en fase de prototipo y de investigación.

    Autor:

    Fecha publicación: 10 de diciembre de 2009
    Última revisión: 15 de septiembre de 2020