Funcionamiento de una central nuclear

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Funcionamiento de una central nuclear

Submarino

En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. La fisión tiene lugar dentro del reactor de una central nuclear. En el centro del reactor se encuentra el núcleo, que contiene el combustible de uranio.

El combustible de uranio se forma en pastillas de cerámica. Cada pastilla cerámica produce aproximadamente la misma cantidad de energía que 150 galones de petróleo. Estas pastillas ricas en energía se apilan de extremo a extremo en barras de combustible metálicas de 12 pies. Un conjunto de varillas de combustible, algunas con cientos de varillas, se denomina conjunto de combustible. El núcleo de un reactor contiene muchos elementos de combustible.

El calor producido durante la fisión nuclear en el núcleo del reactor se utiliza para hervir el agua y convertirla en vapor, que hace girar las palas de una turbina de vapor. Al girar los álabes de la turbina, impulsan los generadores que producen electricidad. Las centrales nucleares vuelven a enfriar el vapor en agua en una estructura separada de la central, llamada torre de refrigeración, o utilizan agua de estanques, ríos u océanos. El agua enfriada se reutiliza para producir vapor.

Los reactores nucleares de Estados Unidos pueden tener grandes cúpulas de hormigón que cubren los reactores, necesarias para contener las emisiones accidentales de radiación. No todas las centrales nucleares tienen torres de refrigeración. Algunas centrales nucleares utilizan agua de lagos, ríos o del océano para su refrigeración.

Central nuclear

Los reactores nucleares son, fundamentalmente, grandes calderas que se utilizan para calentar agua y producir enormes cantidades de electricidad con bajas emisiones de carbono. Los hay de diferentes tamaños y formas, y pueden funcionar con distintos combustibles.

Un reactor nuclear funciona mediante la división de átomos, un proceso llamado fisión, en el que se dispara una partícula (un «neutrón») a un átomo, que se fisiona en dos átomos más pequeños y algunos neutrones adicionales. Algunos de los neutrones liberados chocan con otros átomos, provocando su fisión y liberando más neutrones. Esto se denomina reacción en cadena.

La fisión de átomos en la reacción en cadena también libera una gran cantidad de energía en forma de calor. El calor generado se elimina del reactor mediante un fluido circulante, normalmente agua. Este calor puede utilizarse para generar vapor, que impulsa las turbinas para la producción de electricidad.

Para garantizar que la reacción nuclear se produzca a la velocidad adecuada, los reactores cuentan con sistemas que aceleran, ralentizan o detienen la reacción nuclear y el calor que produce. Esto se hace normalmente con barras de control, que suelen estar hechas de materiales que absorben los neutrones, como la plata y el boro.

La central nuclear de calvert cliffs…

Aparte de la fuente de calor, las centrales nucleares son muy similares a las centrales de carbón. Sin embargo, requieren medidas de seguridad diferentes, ya que el uso de combustible nuclear tiene propiedades muy diferentes a las del carbón u otros combustibles fósiles. Obtienen su energía térmica a partir de la división de los núcleos de los átomos en el núcleo de su reactor, siendo el uranio la opción dominante de combustible en el mundo actual. El torio también tiene un uso potencial en la producción de energía nuclear, aunque actualmente no se utiliza. A continuación se muestra el funcionamiento básico de una central de agua en ebullición, que muestra los numerosos componentes de una central, junto con la generación de electricidad.

El reactor es un componente clave de una central, ya que contiene el combustible y su reacción nuclear en cadena, junto con todos los productos de desecho nuclear. El reactor es la fuente de calor de la central, al igual que la caldera de una central de carbón. El uranio es el combustible nuclear dominante utilizado en los reactores nucleares, y sus reacciones de fisión son las que producen el calor dentro de un reactor. Este calor se transfiere al refrigerante del reactor, que proporciona calor a otras partes de la central nuclear.

¿cuál es el combustible más utilizado en las centrales nucleares?

El parque nuclear existente sigue siendo la mayor fuente de generación de electricidad con bajas emisiones de carbono en los países de la OCDE. En 2021, la central nuclear media llevaba ya 31 años en funcionamiento y alrededor del 30% de los reactores de todo el mundo funcionaban ya en condiciones de operación a largo plazo. El funcionamiento a largo plazo de esta capacidad nuclear existente será esencial durante la próxima década para mantener los objetivos de descarbonización al alcance. Al mismo tiempo, si se mantiene la opción de funcionamiento a largo plazo, los países podrían obtener una amplia gama de beneficios socioeconómicos, como un suministro de electricidad más asequible y seguro. Sin embargo, un número cada vez mayor de reactores se está cerrando antes de lo previsto debido a decisiones políticas y a las crecientes presiones del mercado en algunas regiones.

A la luz de estas tendencias, este estudio adopta un enfoque holístico para identificar los factores clave que facilitan la explotación a largo plazo de las centrales nucleares. El atractivo de la explotación a largo plazo radica en su madurez técnica, su rentabilidad y su facilidad de aplicación: es una opción de gran valor para apoyar la transición energética, al tiempo que se minimizan los posibles riesgos en el camino.