Energía Nuclear

Centrales nuclearesLas centrales nucleares son centrales termoeléctricas que se diferencian de las clásicas en el combustible utilizado, y en el elemento encargado del aprovechamiento del combustible para producir vapor de agua.
En estas centrales se utiliza la energía liberada por la fisión[1], generalmente, de núcleos de uranio enriquecido como método de calentamiento de grandes cantidadesde agua, mientras que el elemento para aprovechar esta energía es un reactor nuclear. En una reacción de fisión, un átomo que sufre un impacto por un neutrón, se divide en dos átomos de menor masa y produciendo una gran cantidad de energía en el proceso.
La fisión nuclear es el proceso por el cual un núcleo pesado, mediante la absorción de un neutrón, se descompone en dos núcleos más ligeros,liberando gran cantidad de energía en forma de energía y otros neutrones, que a su vez podrían producir la fisión de otros núcleos próximos (reacción en cadena). [2]
En una reacción nuclear típica se libera del orden de 10 millones de veces la energía de una reacción química típica.
Como acabamos de decir, las máquinas que permiten iniciar, mantener y controlar una reacción en cadena de fisiónnuclear se denominan reactores nucleares, que pueden tener un rendimiento medio de un 33% (IEA, año 2000). Los elementos principales de un reactor nuclear son:
El combustible, almacenado en el reactor, ha de ser un elemento fisionable y que en ausencia de neutrones se mantenga estable a largo plazo. Esta condición sólo la cumplen tres isótopos: Uranio-233, Uranio-235 y Plutonio-239. [3]Barras de control: Actúan como absorbentes de neutrones. Permiten controlar en todo momento la población de neutrones y, por tanto, la reactividad del reactor, haciendo que sea crítico durante su funcionamiento y subcrítico en las paradas. Los elementos de control suelen tener forma de barras (generalmente de carburo de boro, que absorben muy bien los neutrones), que se suben o bajan en el núcleo paracontrolar la población de neutrones.
El moderador: Los neutrones emitidos en el proceso de fisión tienen una gran energía cinética y se ha comprobado que los neutrones con velocidades lentas (~ 2,2 km/s) tienen más probabilidades de impactar con un núcleo que los que se desprenden a grandes velocidades (~ 20.000 km/s); para asegurar que dichos neutrones impacten en nuevos núcleos de uranio,es preciso, por tanto, reducir dicha energía. Esto se consigue con sustancias como el agua pesada[4], carbón (grafito), agua ligera, etc.
El refrigerante: Para extraer el calor del núcleo del reactor y transportarlo al grupo turbina-generador, se utiliza un líquido refrigerante. Éste transporta el calor generado por el núcleo hasta el grupo generador y vuelve de nuevo al núcleo para iniciar elciclo.
El blindaje, que evita el escape al exterior de radiaciones y de neutrones del reactor. Los materiales usados como blindaje pueden ser el hormigón, el acero, el plomo, etc.
En el siguiente esquema se muestra de una manera muy simple el funcionamiento de un reactor nuclear. En la parte de la izquierda de la figura tenemos en rojo las barras de combustible, entre las que se introducenlas barras de control (en azul). Cuanto más se bajen esta barra, menos potencia generará el reactor.

Dentro del reactor circula agua (circuito primario), que lo refrigera y es el encargado de extraer el calor generado hacia el exterior. Esta agua al salir del reactor puede estar a unos 300º C y sigue en estado líquido por las altas presiones a las que está sometido.
En el intercambiador oen el generador de vapor, tal como aparece en la figura parte del calor del circuito primario es transferido al agua que circula por el circuito secundario. El agua entra fría por la parte inferior del intercambiador, donde se calienta y sale hacia las turbinas en forma de vapor.
El vapor que sale de las turbinas no tiene energía cinética, por lo que se ha de pasar a estado líquido para ser...