Aplicaciones de la fisica nuclear

APLICACIONES DE LA FISICA NUCLEAR
Aquí se trataran primero dos medios por los cuales se puede derivar energia a partir de las reacciones nucleares, estas dos técnicas son la fisión, en la que el nucleo de gran numero de masa se divide o fisiona en dos nucleos mas pequenos, y la fusión en la que dos nucleos ligeros se fusionan para formar un nucleo mas pesado; en cualquier caso existe unaliberacion de energía la cual puede usarse en forma destructiva por medio de bombas.
Interacciones que implican neutrones
A fin de entender el proceso de la fision nuclear y la fisica del reactor nuclear, se debe entender primero la forma en la cual los neutrones interactuan con los nucleos. Debido a su neutralidad de carga, los neutrones no se sujetan a las fuerzas de Coulomb, los neutrones muylentos pueden vagar a travez de un material y causar reacciones nucleares. Como los neutrones interactuan en forma muy débil con los electrones, la materia parece estar bastante "abierta" para los neutrones.
Tipos de Reactores Nucleares
Existen dos tipos de reactores:
Los Reactores de Investigación.
Utilizan los neutrones generados en la fisión para producir radioisótopos o bien para realizardiversos estudios en materiales.
Los Reactores de Potencia.
Estos reactores utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, desalinización de agua de mar, calefacción, o bien para sistemas de propulsión.
Existen otros criterios para clasificar diversos tipos de reactores:
Según la velocidad de los neutrones que emergen de las reacciones de fisión. Se habla de reactoresrápidos o bien reactores térmicos.
Según el combustible utilizado. Hay reactores de Uranio natural ( la proporción de Uranio utilizado en el combustible es muy cercana a la que posee en la naturaleza), de Uranio enriquecido (se aumenta la proporción de Uranio en el combustible).
Según el moderador utilizado. Se puede utilizar como moderador el agua ligera, el agua pesada o el grafito.
Según elrefrigerante utilizado. Se utiliza como refrigerante el agua (ligera o pesada), un gas (anhídrido carbónico, aire), vapor de agua, sales u otros líquidos. Estos materiales pueden actuar en cierto tipo de reactores como refrigerante y moderador a la vez.
Hay dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo: el Reactor de Agua en Ebullición y el Reactor de Agua a Presión:
Reactor de Agua enEbullición (BWR)
Ha sido desarrollado principalmente en Estados Unidos, Suecia y Alemania.
Utiliza agua natural purificada como moderador y refrigerante. Como combustible dispone de Uranio-238 enriquecido con Uranio-235, el cual como se sabe, facilita la generación de fisiones nucleares.
El calor generado por la reacciones en cadena se utiliza para hacer hervir el agua. El vapor producido seintroduce en una turbina que acciona un generador eléctrico. El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida. Posteriormente vuelve al reactor al ser impulsada por un bomba adecuada.
1. Núcleo del reactor. 4. Presionador. 7. Alternador. 10 . Agua de refrigeración.
2. Barras de control. 5. Vasija. 8. Bomba 11. Transformador.
3.Cambiador de calor (generador de vapor). 6. Turbina. 9. Condesador. 12. Recinto de contención de hormigón armado.
13. Contención primaria de acero.
Reactor de Agua a Presión (PWR)
Es ampliamente utilizado en Estados Unidos, Alemania, Francia y Japón.
El refrigerante es agua a gran presión. El moderador puede ser agua o bien grafito. Su combustible también es Uranio-238 enriquecido con Uranio-235.El reactor se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición, es decir, a temperaturas mayores de 100 °C. El vapor se produce a unos 600 °C, el cual pasa a un intercambiador de calor donde es enfriado y condensado para volver en forma líquida al reactor. En el intercambio hay traspaso de calor a un circuito secundario de agua....