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

¿Cuáles son los tipos de reactores nucleares?

Los reactores nucleares forman parte de las centrales nucleares. El propósito de un reactor es obtener energía a partir de la energía nuclear.

¿Cuáles son los tipos de reactores nucleares?

El uso más habitual de este tipo de reactores es la producción de energía eléctrica. En los reactores nucleares se generan reacciones en cadena de fisión (división de átomos de uranio) para producir energía térmica. El resto de la central nuclear se encargará de utilizar esta energía para convertirla en electricidad.

Las diferencias entre los diferentes tipos de centrales nucleares de potencia se basan en la forma de funcionar del reactor nuclear que utilizan para producir electricidad.

Los tipos de reactores nucleares más habituales son los siguientes:

  • Reactor de agua a presión (PWR)

  • Reactor de agua en ebullición (BWR)

  • Reactor de uranio natural, gas y grafito (GCR)

  • Reactor avanzado de gas (AGR)

  • Reactor refrigerado por gas a temperatura elevada (HTGCR)

  • Reactor nuclear de agua pesada (HWR)

  • Reactor reproductor rápido (FBR)

Reactor de agua a presión (PWR)

¿Cuáles son los tipos de reactores nucleares?

El reactor de agua a presión es el reactor nuclear más utilizado en el mundo junto al reactor de agua en ebullición (BWR). Este reactor se ha desarrollado principalmente en Estados Unidos, R.F. Alemania, Francia y Japón.

El combustible nuclear utilizado es el uranio enriquecido en forma de óxido. El uranio es uno de los elementos de la tabla periódica más inestables, lo que lo convierte en idóneo para las reacciones de fissión.

El moderador y el refrigerante utilizado puede ser agua o grafito.

La energía térmica generada por el núcleo del reactor es transportada mediante el agua de refrigeración que circula a gran presión hasta un intercambiador de calor. El reactor se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición.

En el intercambiador el vapor se enfría y se condensa, y vuelve al reactor en estado líquido.

En el intercambio el calor pasa a un circuito secundario de agua. El agua del circuito secundario se convierte en vapor a alta presión que se utilizará para accionar las turbinas de vapor. Las turbinas proporcionan energía mecánica para accionar el generador eléctrico y obtener electricidad.

Reactor de agua en ebullición (BWR)

El reactor de agua en ebullición (conocido por las siglas en inglés BWR), también se utiliza con frecuencia. Tecnológicamente ha sido desarrollado principalmente, en Estados Unidos, Suecia y la R.F. Alemana.

En este tipo de reactor nuclear utiliza agua como refrigerante y moderador de neutrones.

El combustible nuclear utilizado es el uranio enriquecido en forma de óxido ya que facilita la generación de fisiones nucleares. 

La energía térmica generada por las reacciones de fisión nuclear en cadena se utiliza para hacer hervir agua. El vapor producido se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico. El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida para volver a repetir el ciclo.

Reactor de uranio natural, gas y grafito (GCR)

El reactor de uranio natural, gas y grafito es un tipo de reactor nuclear que utiliza uranio natural en forma de metal como combustible nuclear. El combustible se introduce en tubos de una aleación de magnesio llamado magnox.

El moderador de neutrones utilizado es el grafito. El refrigerador térmico es gas, concretamente anhídrido carbónico (CO2).

La tecnología de este tipo de reactor nuclear, ha sido desarrollada principalmente en Francia y Reino Unido.

Reactor avanzado de gas (AGR)

El reactor avanzado de gas (AGR) ha sido desarrollado en el Reino Unido a partir del reactor nuclear de uranio natural-grafito-gas.

Las principales novedades son que el combustible nuclear, en forma de óxido de uranio enriquecido, está introducido en tubos de acero inoxidable y que la vasija, de hormigón pretensado, contiene los intercambiadores de calor en su interior.

Reactor refrigerado por gas a temperatura elevada (HTGCR)

El reactor nuclear refrigerado por gas a temperatura elevada es una nueva evolución de los reactores nucleares refrigerados por gas.

Las diferencias con respecto al reactor nuclear avanzado de gas (AGR) son principalmente tres:

  • se sustituye el helio por el dióxido de carbono como refrigerante,

  • se utiliza combustible cerámico en vez de combustible metálico

  • las temperaturas del gas con el que trabaja son mucho más elevadas.

Reactor nuclear de agua pesada (HWR)

El reactor nuclear de agua pesada es un tipo de reactor nuclear desarrollado principalmente en Canadá. Una variante de este reactor es el reactor nuclear CANDU, muy popular en Canadá.

El combustible utilizado para la obtención de energía nuclear es el uranio natural, en forma de óxido, que se introduce en tubos de circonio aleado.

La principal característica del reactor de agua pesada es el uso de agua pesada como moderador y refrigerante.

En su diseño más habitual, los tubos del combustible nuclear se introducen en una vasija que contiene el moderador. El refrigerante se mantiene a presión para mantener su estado líquido. El vapor se produce en unos cambiadores de calor por los que circula el agua ligera.

Reactor reproductor rápido (FBR)

La principal característica de los reactores rápidos es que no utilizan moderador de neutrones y que, por tanto, la mayoría de las fisiones nucleares se producen por neutrones rápidos.

El núcleo de este tipo de reactor nuclear consta de una zona fisionable, rodeada de una zona fértil en la que el uranio natural se transforma en plutonio. También puede utilizarse el ciclo uranio 233-torio.

El refrigerante es sodio líquido, el vapor se produce en intercambiadores de calor.

¿De qué otra forma se pueden clasificar los reactores nucleares?

Los reactores nucleares se pueden clasificar siguiendo diferentes criterios. Uno de los criterios es el propósito por el cual se van a utilizar. En este sentido distinguimos siguientes propósitos:

  • Civiles: generación de electricidad, medicina nuclear, usos industriales, etc.

  • Militares: creación de armamento militar o como sistema de propulsión de vehículos de guerra (submarinos militares, etc.)

  • Investigación: Los reactores nucleares de investigación que se utilizan para desarrollar la tecnología de la energía nuclear en diferentes ámbitos, tanto civiles como militares.

Existen otras clasificaciones de los tipos de reactores nucleares dependiendo del criterio utilizado. Entre los criterios más habituales se encuentran:

  • Según el combustible nuclear utilizado encontramos los reactores nucleares de uranio natural y los reactores nucleares de uranio enriquecido. Otros reactores utilizan óxidos mixtos de uranio y plutonio.

  • Según la velocidad de los neutrones, es decir, de su energía cinética, producidas en las reacciones nucleares de fisión: se distinguen los reactores rápidos y los reactores térmicos.

  • Según el moderador utilizado pueden ser reactores nucleares de agua pesada, de agua ligera o de grafito.

  • Según el material utilizado como refrigerante: los materiales más habituales son un gas (helio o anhídrido carbónico) o agua (ligera o pesada). Algunas veces estos materiales, a la vez, también actúan como moderadores de neutrones. También se puede utilizar vapor de agua, sales fundidas, aire, o metales líquidos como refrigerante.

  • También se pueden distinguir los reactores nucleares por el tipo de reacción nuclear: si son reacciones de fisión o de fusión. Actualmente, todos los reactores nucleares en producción son reactores nucleares de fisión. El reactor de fusión nuclear se encuentra en fase de investigación y desarrollo.

Referencias

CCHEN - Tipos de Reactores Nucleares

Autor:

Fecha publicación: 29 de agosto de 2012
Última revisión: 1 de septiembre de 2021