Descubre la energía 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.
El funcionamiento de una central nuclear sigue un proceso similar al de una central térmica convencional, en la que la energía térmica se obtiene mediante la combustión de combustibles fósiles. Sin embargo, en un reactor nuclear se obtiene a través de las reacciones de fisión nuclear en cadena de los átomos de uranio del combustible nuclear.
Una central nuclear es una instalación industrial en la que se genera electricidad a partir de la energía térmica producida mediante reacciones de fisión en la vasija de un reactor nuclear
La energía térmica liberada se utiliza para calentar agua hasta convertirla en vapor a alta presión y 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)
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 uraniose lleva a cabo en elreactor nuclear, liberando una gran cantidad de energíaque 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 medianteun 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 enelectricidad.
- Cuando el vapor de agua ha pasado por la turbina, se envía a uncondensadordonde 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.
Principales componentes
Anteriormente se ha indicado que unreactor nuclear es una instalación capaz deiniciar, 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 extraerel 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.
Los componentes de una central nuclear
Componente del circuito de refrigeración primario, en el que se mantienen en equilibrio la fase líquida y la fase vapor en condiciones de saturación, con el fin de controlar la presión del mismo.
Vasija de acero en la que se aloja el reactor nuclear, componente principal de la central nuclear en la que se produce la reacción de fisión en cadena. Su núcleo está formado por los elementos de 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.
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 la reactividad del reactor, haciendo que sea crítico durante su funcionamiento y subcrítico durante las paradas.
Son intercambiadores de calor en los que el agua de refrigeración del circuito primario, que circula por el interior de los tubos con forma de U invertida, cede su energía al agua del circuito secundario, transformándose ésta en vapor de agua.
Recinto que alberga el sistema de refrigeración del reactor y diversos sistemas auxiliares. Sirve de blindaje en operación normal e impide la fuga de productos contaminantes al exterior. Tiene la responsabilidad funcional, junto con otros sistemas de salvaguardias, de impedir la liberación, en último término, de productos de fisión a la atmósfera en caso de accidente.
Instalación a la que llega el vapor de agua proveniente de los generadores de vapor, cuya energía se transforma, a través de los álabes, en energía mecánica de rotación. Existen varias secciones para la expansión del vapor. Su eje está solidariamente unido al eje del alternador.
Equipo que produce la electricidad al convertir la energía mecánica de rotación de la turbina en energía eléctrica de media tensión y alta intensidad.
Equipo que eleva la tensión de la electricidad producida en el alternador para minimizar las pérdidas en su transporte hasta los puntos de consumo.
Agua que se toma de un río, un embalse o el mar y que se utiliza para licuar el vapor de agua en el condensador. Puede ser devuelta directamente al origen (ciclo abierto) o reutilizarse a través de la torre de refrigeración (ciclo cerrado).
Instalación que permite ceder a la atmósfera, que actúa como foco frío, una parte del calor residual producido en la generación de electricidad. Se utiliza para enfriar el agua que circula por el condensador, formando parte del circuito auxiliar de refrigeración de la central.
Intercambiador de calor formado por un conjunto de tubos por los que circula el agua de refrigeración. El vapor de agua que entra en el condensador procedente de la turbina se licúa pasando a fase líquida. Esta conversión produce un vacío que mejora el rendimiento de la turbina.
FAQs
¿Cómo funciona una central nuclear? - Foro Nuclear? ›
The multiple stages of the nuclear fuel cycle produce large volumes of radioactive waste. No government has yet resolved how to safely manage this waste. Some of this nuclear waste is highly radioactive and will remain so for several thousand years.
Why nuclear power isn t the answer? ›The multiple stages of the nuclear fuel cycle produce large volumes of radioactive waste. No government has yet resolved how to safely manage this waste. Some of this nuclear waste is highly radioactive and will remain so for several thousand years.
Is there enough nuclear power? ›Currently, the global nuclear power supply capacity is only 375 gigawatts (GW). In order to examine the large-scale limits of nuclear power, Abbott estimates that to supply 15 TW with nuclear only, we would need about 15,000 nuclear reactors.
How does a nuclear reactor work step by step? ›The water in the core is heated by nuclear fission and then pumped into tubes inside a heat exchanger. Those tubes heat a separate water source to create steam. The steam then turns an electric generator to produce electricity. The core water cycles back to the reactor to be reheated and the process is repeated.
How does nuclear power work? ›Nuclear power comes from nuclear fission
Nuclear power reactors use heat produced during atomic fission to boil water and produce pressurized steam. The steam is routed through the reactor steam system to spin large turbines blades that drive magnetic generators to produce electricity.
Environmental groups, fearful of nuclear meltdowns and weapon proliferation, began lobbying governments to stop building new power plants. In the US, the result was rafts of new safety regulations that made building and operating plants two to three times more costly.
Why is everyone against nuclear power? ›Opponents say that nuclear power poses numerous threats to people and the environment and point to studies that question if it will ever be a sustainable energy source. There are health risks, accidents, and environmental damage associated with uranium mining, processing and transport.
How long will nuclear power last us? ›As the average age of American reactors approaches 40 years old, experts say there are no technical limits to these units churning out clean and reliable energy for an additional 40 years or longer.
How long can we run on nuclear power? ›Some will last us about as long as the sun, while others may run out soon and are thus not sustainable. Breeder reactors can power all of humanity for more than 4 billion years. By any reasonable definition, nuclear breeder reactors are indeed renewable.
How long does it take to turn on a nuclear reactor? ›Nuclear power plants use steam turbines, but these plants have additional time-intensive processes that involve managing their nuclear fuel. Almost all nuclear power plants require more than 12 hours to reach full operations. Power plants that require more than 12 hours to start up are increasingly rare.
How long does it take to shut down a nuclear reactor? ›
If the reactor was operated within the last 24 hours then it can be restarted in less than 2 hours. It takes less than 1 second to shut down the reactor and another hour to perform the normal shutdown valving and checks.
How much electricity does a nuclear power plant produce? ›Nuclear energy has been powering the U.S. grid for the past 6 decades and produces around 1 gigawatt of power per plant on average.
What are some problems with nuclear power? ›Nuclear energy produces radioactive waste
A major environmental concern related to nuclear power is the creation of radioactive wastes such as uranium mill tailings, spent (used) reactor fuel, and other radioactive wastes. These materials can remain radioactive and dangerous to human health for thousands of years.
The advantages of nuclear power are:
One of the most low-carbon energy sources. It also has one of the smallest carbon footprints. It's one of the answers to the energy gap. It's essential to our response to climate change and greenhouse gas emissions.
Too expensive, too slow
The extra time that nuclear plants take to build has major implications for climate goals, as existing fossil-fueled plants continue to emit carbon dioxide while awaiting substitution. “I think the biggest issue of nuclear has actually been cost economics.
This suggests that while nuclear power may be considered outdated in the West, the technology seems set to have a bright future across other regions where energy demand continues to grow faster than the local ability to cap harmful emissions.
Is there a viable future for nuclear power? ›While renewables are expected to continue to lead, nuclear power can also play an important part along with fossil fuels using carbon capture, utilisation and storage. Countries envisaging a future role for nuclear account for the bulk of global energy demand and CO2 emissions.
Can nuclear power be 100% safe? ›While nuclear power plants are designed to be safe in their operation and safe in the event of any malfunction or accident, no industrial activity can be represented as entirely risk-free. Incidents and accidents may happen, and as in other industries, what is learned will lead to a progressive improvement in safety.