Fisión y Fusión Nuclear: Componentes y Funcionamiento de Centrales Nucleares
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Tipos de Reacciones Nucleares: Fisión y Fusión
Desde el punto de vista energético, existen dos tipos principales de reacciones nucleares: fisión y fusión.
Fisión Nuclear
La fisión nuclear consiste en la ruptura del núcleo de un átomo, típicamente uranio enriquecido al 3% o plutonio. Estos isótopos son fisionables e inestables. El proceso se inicia lanzando un neutrón a alta velocidad sobre el átomo objetivo. Al chocar el neutrón contra el núcleo, este se divide en dos fragmentos, liberando tres neutrones y una gran cantidad de calor. Cada uno de los tres neutrones emitidos puede provocar nuevas fisiones en otros núcleos, continuando el proceso.
En una segunda reacción nuclear, se romperían tres átomos simultáneamente, emitiendo cada uno otros tres neutrones. En la tercera reacción, ya habría nueve. En la reacción número *n*, se estarían rompiendo 3(n-1) átomos. Como se observa, en cada instante hay muchos más núcleos que se rompen, liberando una cantidad creciente de calor. A este fenómeno se le denomina reacción en cadena.
Si no se controla el número de rupturas, el calor liberado es tan grande que puede originar una explosión, como en una bomba atómica.
Componentes de una Central Nuclear
Reactor Nuclear
El reactor nuclear es una instalación diseñada para iniciar, mantener y controlar las reacciones nucleares de fisión que ocurren en su núcleo. Consta de:
- Tubos de acero inoxidable: Contienen el combustible nuclear.
- Barras de control: Regulan la cantidad de fisiones por unidad de tiempo y, por lo tanto, la potencia del reactor. Si las barras están totalmente levantadas, se produce una reacción en cadena sin control. Cuando las barras se introducen completamente en el núcleo, la reacción se detiene. Están hechas de carburo de boro, un material que absorbe muy bien los neutrones.
- Moderador: Reduce la velocidad de los neutrones. Se ha comprobado que los neutrones lentos tienen más probabilidades de impactar con un núcleo que los neutrones rápidos.
Según el moderador utilizado, los reactores se clasifican en:
- Reactores lentos o térmicos: Disponen de moderador. Son más controlables, ya que se puede ajustar la velocidad de los neutrones y prever cuándo ocurrirá la fisión.
- Reactores rápidos: No disponen de moderador.
Turbina
A la turbina llega vapor a alta presión. El giro de la turbina mueve un alternador, que genera corriente eléctrica.
Condensador
Para que la turbina funcione correctamente, es necesario licuar el vapor que sale de ella. Para ello, se utiliza un intercambiador de calor o condensador. Este es un depósito lleno de agua por el que pasa una tubería que transporta el vapor que se quiere enfriar. La tubería cede calor al agua del depósito. Luego, se extrae el calor del depósito mediante otra tubería con agua fría, que sale calentada.
Edificio de Almacenamiento y Manipulación
Se utiliza como depósito de combustible. El combustible se almacena en piscinas de hormigón recubiertas de acero y llenas de agua. También se almacena el combustible ya utilizado hasta su traslado a un centro de reprocesamiento o a un depósito definitivo.
Circuito de Refrigeración / Generador de Vapor
El núcleo del reactor está rodeado por un líquido refrigerante cuya misión es evacuar el calor. Uno de los refrigerantes más utilizados es el deuterio.