Reactores Nucleares: Funcionamiento, Componentes y Tipos de Generación Energética

Fundamentos de los Reactores Nucleares y la Generación de Energía

Los reactores nucleares son instalaciones complejas diseñadas para controlar la energía liberada en las reacciones nucleares, impidiendo un aumento indefinido de las fisiones y permitiendo su aprovechamiento.

Conceptos Clave en la Tecnología Nuclear

• Reactor Nuclear: Es un sistema construido para controlar la energía que se produce en una reacción en cadena y que impide el aumento indefinido de fisiones.
• Reacción en Cadena: Producción de energía generada por las sucesivas fisiones de isótopos inestables.
• Central Nuclear: Instalación formada por un reactor conectado a un sistema de generación eléctrica.

Componentes Esenciales de un Reactor Nuclear

Para un funcionamiento seguro y eficiente, un reactor nuclear se compone de varias partes fundamentales que interactúan para controlar la reacción y gestionar la energía producida:

• Moderador: Disminuyen la velocidad de las partículas, específicamente los neutrones, que emergen a grandes velocidades por la fisión al chocar con otros átomos.
• Barras de Control: Son capaces de capturar neutrones que se encuentran en el medio circundante, evitando que se produzcan más fisiones de núcleos atómicos del material combustible.
• Sistema de Enfriamiento: El calor generado por las fisiones debe extraerse del núcleo. Para lograr esto, se utilizan fluidos en los que se sumerge el núcleo, como agua ligera y pesada, o CO2.
• Sistema de Blindaje: Compuesto por materiales como plomo y hormigón. En un reactor se producen todo tipo de radiaciones, las cuales se distribuyen en distintas direcciones. Para evitar que los operarios y el medio externo se expongan a estas, se utiliza este sistema de protección.

Tipos de Reactores Nucleares y sus Aplicaciones

Los reactores nucleares se clasifican principalmente según su propósito y el uso que se le da a la energía generada:

• Reactores de Investigación: Utilizan los neutrones generados por la fisión para producir radioisótopos o para realizar estudios científicos.
• Reactores de Potencia: Utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, para la desalinización del agua de mar, calefacción o para sistemas de propulsión.

Reactores de Potencia Comunes: BWR y PWR

Dentro de los reactores de potencia, los más extendidos y utilizados globalmente son el Reactor de Agua en Ebullición (BWR) y el Reactor de Agua a Presión (PWR).

Reactor de Agua en Ebullición (BWR)

En este tipo de reactor, el calor generado por la reacción nuclear se utiliza directamente para hacer hervir el agua, lo que genera una enorme cantidad de vapor. Este vapor se introduce en una turbina y pasa por un condensador, donde es transformada en agua líquida. Este ciclo se repite continuamente. Se necesita agua natural purificada como moderador y refrigerante, y se emplea como combustible generalmente uranio-238 enriquecido con uranio-235.

Reactor de Agua a Presión (PWR)

Este reactor tiene como refrigerante agua a gran presión y usa como moderador agua o grafito. Su combustible también es uranio-238 enriquecido con uranio-235. En el reactor, el agua se evapora pero sin llegar al punto de ebullición. El vapor se pasa a un intercambiador de calor, donde genera vapor en un circuito secundario, y luego es enfriado y condensado. En este sistema hay un traspaso de calor; el agua del circuito secundario produce vapor que se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.