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¿Las centrales nucleares son seguras? ¿Cómo funcionan y cómo se construyen.
¿Las centrales nucleares son seguras? ¿Cómo funcionan y cómo se construyen.
El desarrollo tecnológico a lo largo de los años ha permitido llegar a descubrir principios físicos extraordinarios, como por ejemplo el descubrimiento de los rayos X, que revolucionó la medicina, el trabajo de Newton que permitió a Einstein de trabajar en la teoría de la relatividad o cómo el descubrimiento del átomo que luego condujo a la fisión nuclear.
Todos estos logros siguen dividiendo las opiniones del mundo científico: a pesar de lo magnifico que puedan parecer, nos exponen también a ciertos peligros
Desde hace muchos años, la sociedad del siglo XXI se cuestiona sobre un descubrimiento que ha revolucionado el mundo: ¡se trata de la energía nuclear!
La energía nuclear, o atómica, es la energía obtenida de las reacciones nucleares y la desintegración radiactiva en forma de energía cinética y es explotada en numerosas tecnologías, como las centrales nucleares para obtener electricidad. En 2020, la energía nuclear sólo constituía el 10% de la producción mundial de electricidad a pesar de que es una de las fuentes de energía más seguras en términos de muertes por unidad de energía producida. Pero, ¿por qué la opinión pública le tiene tanto miedo sobre el uso de esta tecnología?
Descubramos juntos cómo funciona una central nuclear y veamos cada paso en detalle.
Las centrales nucleares son estructuras imponentes y muy complejas, que se utilizan como centrales eléctricas y producen energía mediante la fisión nuclear. La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un elemento pesado se desintegra emitiendo una gran cantidad de energía; la reacción se produce cuando un núcleo de metal pesado, como el uranio-235, es bombardeado, es decir, golpeado, por un neutrón que rompe el núcleo, liberando tres nuevos neutrones y energía. Uno de estos neutrones es absorbido por otro núcleo de uranio-238 y se pierde en el equilibrio; un segundo neutrón escapa del sistema, mientras que el tercer neutrón choca con otro núcleo de uranio-235 que se rompe, liberando otros neutrones, que a su vez golpearán otros núcleos de uranio-235, creando así una reacción en cadena.
Esta reacción es la base del reactor nuclear, que controla la desintegración del material pesado.
Veamos ahora cómo está compuesta una central nuclear y cómo funciona.
La estructura se divide principalmente en dos islas: la primera se denomina isla nuclear, el edificio que contiene el reactor, mientras que la segunda se llama isla convencional, que maneja la energía nuclear obtenida para transformarla en energía eléctrica.
Externamente, la isla nuclear parece un gran bloque de hormigón, para aislar el reactor que se encuentra en el centro de la estructura.
En el reactor encontramos el núcleo o núcleo compuesto de material fisible, generalmente una mezcla de uranio-238 y uranio-235.
Todos estos logros siguen dividiendo las opiniones del mundo científico: a pesar de lo magnifico que puedan parecer, nos exponen también a ciertos peligros
Desde hace muchos años, la sociedad del siglo XXI se cuestiona sobre un descubrimiento que ha revolucionado el mundo: ¡se trata de la energía nuclear!
La energía nuclear, o atómica, es la energía obtenida de las reacciones nucleares y la desintegración radiactiva en forma de energía cinética y es explotada en numerosas tecnologías, como las centrales nucleares para obtener electricidad. En 2020, la energía nuclear sólo constituía el 10% de la producción mundial de electricidad a pesar de que es una de las fuentes de energía más seguras en términos de muertes por unidad de energía producida. Pero, ¿por qué la opinión pública le tiene tanto miedo sobre el uso de esta tecnología?
Descubramos juntos cómo funciona una central nuclear y veamos cada paso en detalle.
Las centrales nucleares son estructuras imponentes y muy complejas, que se utilizan como centrales eléctricas y producen energía mediante la fisión nuclear. La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un elemento pesado se desintegra emitiendo una gran cantidad de energía; la reacción se produce cuando un núcleo de metal pesado, como el uranio-235, es bombardeado, es decir, golpeado, por un neutrón que rompe el núcleo, liberando tres nuevos neutrones y energía. Uno de estos neutrones es absorbido por otro núcleo de uranio-238 y se pierde en el equilibrio; un segundo neutrón escapa del sistema, mientras que el tercer neutrón choca con otro núcleo de uranio-235 que se rompe, liberando otros neutrones, que a su vez golpearán otros núcleos de uranio-235, creando así una reacción en cadena.
Esta reacción es la base del reactor nuclear, que controla la desintegración del material pesado.
Veamos ahora cómo está compuesta una central nuclear y cómo funciona.
La estructura se divide principalmente en dos islas: la primera se denomina isla nuclear, el edificio que contiene el reactor, mientras que la segunda se llama isla convencional, que maneja la energía nuclear obtenida para transformarla en energía eléctrica.
Externamente, la isla nuclear parece un gran bloque de hormigón, para aislar el reactor que se encuentra en el centro de la estructura.
En el reactor encontramos el núcleo o núcleo compuesto de material fisible, generalmente una mezcla de uranio-238 y uranio-235.
Para frenar los neutrones generados, se utiliza un moderador, generalmente agua pesada o grafito, para aumentar la probabilidad de fisión.
En el reactor también hay barras de control metálicas que se utilizan para capturar el exceso de neutrones, y se insertan en el núcleo para moderar la potencia de la reacción, y posiblemente detener el proceso en caso de criticidad.
Si la reacción alcanzarà un nivel crítico, liberaría una enorme cantidad de energía que provocaría la fusión del núcleo, destruyendo las paredes que lo contienen y dispersando material radiactivo en el medio ambiente. Los fragmentos de la reacción que se ralentizan producen calor que es captado por un líquido de transferencia de calor que rodea el núcleo de uranio; para decirlo de forma más simple, el líquido caloportador actúa del mismo modo que el agua caliente en un sistema de calefacción con radiadores, en el que el agua transporta el calor generado por la caldera a los distintos puntos del ambiente.
El fluido caloportador comprimido que llega al núcleo tiene una temperatura de 290 °C, y alcanza los 320 °C a una presión de 15 MPa para que no hierva.
El líquido calentado pasa por un generador de vapor, en el que se genera un vapor húmedo saturado, momento en el que pasa por un separador de humedad que lo convierte en vapor saturado seco, y con un sistema conductor se transporta a una turbina de vapor situada en la isla convencional a una temperatura final de 290 °C a una presión de 5 MPa.
Para mantener la presión estable, se utiliza un presurizador. La turbina es una máquina motriz que explota la energía térmica del vapor, convirtiéndola en movimiento mecánico. A su vez, la turbina, con la energía convertida, acciona un alternador utilizado para producir electricidad; el mismo principio se utiliza en las centrales eléctricas de combustible más comunes, como también en las centrales hidroeléctricas o eólicas.
Como hemos podido observar, todo el proceso genera grandes cantidades de vapor, que hay que gestionar una vez que sale de la turbina. Enfriándolo, el vapor vuelve a su estado líquido y puede reutilizarse de nuevo en el proceso. Para enfriar el vapor, se coloca un condensador debajo de la turbina, y gracias a un líquido turbina, se transforma en agua mediante un refrigerante.
La masa de agua que sale del condensador tiene una temperatura muy alta, y no puede volver al depósito, de lo contrario dañaría el ecosistema; por eso se prefiere construir las centrales nucleares cerca de un río, un lago o a las orillas del mar, que gracias a sus grandes masas de agua pueden bajar gradualmente la temperatura del agua del condensador sin causar daños.
Para las centrales eléctricas que se construyen en el interior, es necesario un círculo cerrado de refrigeración.
Se utilizan torres de refrigeración con circulación natural o circulación forzada, con ayuda de enormes ventiladores.
En el reactor también hay barras de control metálicas que se utilizan para capturar el exceso de neutrones, y se insertan en el núcleo para moderar la potencia de la reacción, y posiblemente detener el proceso en caso de criticidad.
Si la reacción alcanzarà un nivel crítico, liberaría una enorme cantidad de energía que provocaría la fusión del núcleo, destruyendo las paredes que lo contienen y dispersando material radiactivo en el medio ambiente. Los fragmentos de la reacción que se ralentizan producen calor que es captado por un líquido de transferencia de calor que rodea el núcleo de uranio; para decirlo de forma más simple, el líquido caloportador actúa del mismo modo que el agua caliente en un sistema de calefacción con radiadores, en el que el agua transporta el calor generado por la caldera a los distintos puntos del ambiente.
El fluido caloportador comprimido que llega al núcleo tiene una temperatura de 290 °C, y alcanza los 320 °C a una presión de 15 MPa para que no hierva.
El líquido calentado pasa por un generador de vapor, en el que se genera un vapor húmedo saturado, momento en el que pasa por un separador de humedad que lo convierte en vapor saturado seco, y con un sistema conductor se transporta a una turbina de vapor situada en la isla convencional a una temperatura final de 290 °C a una presión de 5 MPa.
Para mantener la presión estable, se utiliza un presurizador. La turbina es una máquina motriz que explota la energía térmica del vapor, convirtiéndola en movimiento mecánico. A su vez, la turbina, con la energía convertida, acciona un alternador utilizado para producir electricidad; el mismo principio se utiliza en las centrales eléctricas de combustible más comunes, como también en las centrales hidroeléctricas o eólicas.
Como hemos podido observar, todo el proceso genera grandes cantidades de vapor, que hay que gestionar una vez que sale de la turbina. Enfriándolo, el vapor vuelve a su estado líquido y puede reutilizarse de nuevo en el proceso. Para enfriar el vapor, se coloca un condensador debajo de la turbina, y gracias a un líquido turbina, se transforma en agua mediante un refrigerante.
La masa de agua que sale del condensador tiene una temperatura muy alta, y no puede volver al depósito, de lo contrario dañaría el ecosistema; por eso se prefiere construir las centrales nucleares cerca de un río, un lago o a las orillas del mar, que gracias a sus grandes masas de agua pueden bajar gradualmente la temperatura del agua del condensador sin causar daños.
Para las centrales eléctricas que se construyen en el interior, es necesario un círculo cerrado de refrigeración.
Se utilizan torres de refrigeración con circulación natural o circulación forzada, con ayuda de enormes ventiladores.