Una central nuclear es una central termoeléctrica en la que
actúa como caldera un reactor nuclear. La energía térmica se origina por las
reacciones nucleares de fisión en el combustible nuclear formado por un
compuesto de uranio. El combustible
nuclear se encuentra en el interior de una vasija herméticamente cerrada, junto
con un sistema de control de la reacción nuclear y un fluido refrigerante,
constituyendo lo que se llama un reactor nuclear. El calor generado en el
combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante se emplea para
producir vapor de agua, que acciona el conjunto turbina-alternador, generando
la energía eléctrica.
PRINCIPALES TIPOS
DE REACTORES NUCLEARES
Los diferentes tipos de reactores nucleares se diferencian y
se clasifican por la tecnología aplicada y por los siguientes criterios:
- Combustible utilizado (diferentes tipos de uranio).
- Refrigerante.
- Moderador. Se diferencian en reactores rápidos (sin moderador) y reactores térmicos (agua ligera, pesada o grafito).
Dependiendo de cómo se combinen estos factores se obtiene:
Reactor de
agua a presión (PWR, Presurized Water Reactor)
Son las más utilizadas del mundo. Disponen de un reactor
térmico, moderado y refrigerado por agua, y utilizan como combustible UO2.
Este tipo de centrales tienen dos circuitos de refrigeración
completamente aislados entre sí denominados primario y secundario.
El agua del circuito primario pasa por el interior de los
tubos en forma de U del generador de vapor. Dentro de este generador de vapor
circula agua de refrigeración del circuito secundario, de forma que nunca se
mezcla con el agua del primario.
El agua del circuito secundario absorbe el calor del agua
del circuito primario y se convierte en vapor. Éste se hace incidir sobre los
álabes de una turbina, la cual al girar mueve un alternador que produce energía
eléctrica.
Además existe un tercer circuito de refrigeración exterior
que es el único cuya agua tiene contacto con el medio ambiente circundante.
Reactores
de agua en ebullición (BWR, Boiling Water Reactor)
Como en el caso de los reactores PWR, también utilizan el
agua como refrigerante y moderador y el dióxido de uranio como combustible.
Se diferencian de los anteriores en que el generador de vapor
se encuentra incorporado al reactor de forma que el agua refrigerante se
convierte en el vapor que mueve la turbina. Por tanto sólo dispone de un
circuito de refrigeración.
Reactores
refrigerados por gas
Los reactores de alta temperatura refrigerados por gas
(HTGR) se vienen desarrollando desde hace mucho tiempo, y aunque ya se han
construido varias centrales prototipo o de demostración, no se ha logrado tener
pleno éxito en su explotación. El HTGR es básicamente un reactor moderado por
grafito con un gas (helio) como refrigerante. El gas He inerte y el diseño
especial del combustible hacen posible su funcionamiento a temperaturas
considerablemente superiores a las de los reactores refrigerados por agua, lo
que permite, a su vez, producir a una temperatura (y presión) mucho más alta el
vapor destinado a los generadores convencionales accionados por turbina de
vapor, lográndose así una mejora considerable de la térmica de la central, o
producir calor industrial en régimen de alta temperatura para aplicaciones
especiales.
Los futuros trabajos de desarrollo de los HTGR se centrarán
en los estudios para mejorar el comportamiento y prolongar la vida útil de las
centrales. Con respecto a lo primero, actualmente se realizan considerables
esfuerzos en relación con el denominado ciclo de turbina de gas, en el que el
gas en régimen de alta temperatura pasa directamente a una turbina de gas, lo
que permite obtener una eficiencia térmica muy elevada y prever costos
energéticos reducidos, así como en lo que atañe a la producción de calor
industrial en régimen de muy alta temperatura.
Reactores
rápidos
Los reactores rápidos utilizan neutrones rápidos en apoyo
del proceso de fisión, contrariamente a los reactores refrigerados por agua y
por gas, los cuales utilizan neutrones térmicos . Los reactores rápidos se
conocen también generalmente como reproductores, ya que producen combustible,
además de consumirlo. La reproducción de plutonio permite a los reactores
rápidos extraer 60 veces más energía del uranio que los reactores térmicos por
lo que podrían resultar económicos y ventajosos para los países que no disponen
de abundantes recursos de uranio. El mayor despliegue de la energía
nucleoeléctrica en los decenios venideros conducirá probablemente a un
agotamiento de los recursos de uranio, y puede que en la primera mitad del
próximo siglo sea necesario recurrir a los reactores reproductores para
producir material fisionable.
En el espectro de neutrones rápidos presentes en tales
reacciones, todos los elementos transuránicos se vuelven fisionables, por lo
que los reactores rápidos podrían contribuir igualmente al quemado del plutonio
procedente de la explotación de otros tipos de reactores y del desmantelamiento
de las armas nucleares, así como a la disminución del inventario total de
transuránicos dentro del macrosistema , transmutándolos en energía y productos
de fisión; la reelaboración y el reciclado del combustible en los reactores
rápidos permitiría el quemado de los radisótopos transuránicos de período muy
largo, reduciendo considerablemente el tiempo de aislamiento requerido en el
caso de los desechos de actividad alta.
Los reactores rápidos están refrigerados normalmente por
metal líquido (sodio), por lo que se denominan reactores rápidos refrigerados
por metal líquido (LMFR). Se han diseñado, construido y explotado con éxito
centrales LMFR, tales como el BN-600 en Rusia, el Superphénix de 1200 MWe en
Francia, y el Monju de 280 MWe en el Japón.
Central con
reactor de agua pesada.
Este modelo prácticamente no se utiliza, fue desarrollado en
Canadá y utiliza el uranio natural como combustible y como moderador, agua
pesada. Como refrigerante se emplea agua pesada a presión, en el circuito
primario y agua ligera en el circuito secundario.
Central con receptores de seguridad pasiva.
Se encuentran en fase de desarrollo. Consisten en accionar
los sistemas de seguridad por medios pasivos, basados en medios o principios
físicos naturales como la gravedad, convención, etc. Con ello se evita
cualquier error.
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