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

Reactores nucleares de agua a presión

Reactores nucleares de agua a presión

El reactor nuclear de agua a presión es el tipo de reactor nuclear más utilizado mundialmente en las centrales nucleares de generación de electricidad. En la actualidad, existen más de 230 reactores nucleares en el mundo fabricados con el sistema de agua a presión. También se conoce por sus siglas en inglés PWR (Pressurized Water Reactor). Su característica principal es el uso de agua sometida a alta presión en el circuito primario para evitar que entre en ebullición.

Dentro de la ingeniería naval el reactor nuclear de agua a presión (PWR) es ampliamente usado. En realidad, este modelo se diseñó originalmente para ser utilizado en un submarino nuclear.

Los reactores de agua a presión utilizan uranio enriquecido como combustible nuclear.

Funcionamiento del reactor nuclear de agua a presión (PWR)

El funcionamiento de los reactores nucleares de agua a presión (PWR) se puede dividir en 4 pasos principales.

  1. El núcleo del reactor que se encuentra dentro de la vasija del reactor genera calor.
  2. El agua a alta presión del circuito primario transporte esta energía térmica a un generador de vapor.
  3. Dentro del generador de vapor, el calor que proviene del circuito primario convierte en vapor el agua del circuito secundario.
  4. El vapor generado acciona una turbina que produce electricidad.

Durante estos cuatro puntos, el reactor nuclear de agua a presión ha convertido la energía nuclear del combustible nuclear en energía eléctrica. A partir de aquí, el ciclo vuelve a empezar: el vapor residual se vuelve a convertir en agua líquida a través de un condensador. Este condensador pone en contacto térmico el circuito secundario con un circuito terciario por el que circula agua fría del exterior (agua de mar, ríos, lagos, etc.). Una vez convertido en agua líquida vuelve al generador de vapor impulsada por una serie de bombas de agua.

El núcleo del reactor contiene barras de combustible nuclear que deben ser refrigeradas. La refrigeración del núcleo del reactor se realiza mediante agua que circula gracias a un conjunto de bombas de agua. Las bombas de agua encargadas de la refrigeración del núcleo del reactor nuclear funcionan con electricidad de la red eléctrica. En caso de fallada de la red eléctrica, se activa un mecanismo alternativo de para alimentarlos mediante motores térmicos diésel, generadores diésel.

El intercambio de calor entre el circuito primario y el secundario debe hacerse sin que el agua se mezcle. Esta mezcla debe evitarse debido a que el agua del circuito primario es radioactiva.

Central nuclear - Reactor nuclear de agua a presión

Refrigerante de los reactores PWR

Para refrigerar los reactores de agua a presión (reactores tipo PWR) se utiliza agua ordinaria. En el ámbito de la ingeniería nuclear se le llama agua ligera. El agua puede alcanzar temperaturas de hasta 315ºC. El agua permanece fundamentalmente en fase líquida (si bien hay ebullición nucleada en la zona del núcleo) debido a la alta presión a la que funciona el circuito primario.

En el circuito primario del reactor el agua trabaja sometida a una presión de alrededor de 16MPa.

Moderador nuclear en los reactores nucleares de agua a presión

Las reacciones de fisión nuclear que se producen dentro del núcleo de reactor generan neutrones rápidos. Al igual que todos los reactores térmicos, el reactor nuclear de agua a presión (PWR) requiere que los neutrones rápidos pierdan velocidad para poder mantener la reacción en cadena.

El encargado que los neutrones pierdan velocidad es el moderador nuclear. En los reactores nucleares PWR el agua que se usa como refrigerante, también actúa como material moderador de neutrones. Dado que la masa de núcleos de hidrógeno que se encuentran en una molécula de agua es parecida (en realidad es algo mayor) a la masa de un neutrón, los neutrones van perdiendo velocidad a medida que chocan con las moléculas de agua.

A mayor densidad del agua mayor poder de moderación. Al aumentar la densidad de agua existen más moléculas de agua con las que pueden chocar los neutrones rápidos. Esta característica resulta muy importante a nivel de seguridad: en caso de un incremento en la temperatura del moderador (del agua), su densidad disminuye, reduciendo el efecto de moderación. Si se pierde moderación los seguirán siendo rápidos y será más difícil que generen más reacciones de fisión. Este efecto hace que los reactores PWR sean muy estables.

valoración: 3 - votos 1

Referencias

Última revisión: 16 de junio de 2017