Funcionamiento de un reactor

Introducción a los reactores nucleares. Actualización: Julio 2008

INTRODUCCIÓN A LOS REACTORES NUCLEARES

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ÍNDICE
Páginas

Introducción 1. Conceptos básicos 1.1 Estructura atómica nuclear 1.2 Elementos químicos 1.3 Estabilidad nuclear 2. 3. Reacciones nucleares con neutrones Reactores nucleares 3.1 Componentes delnúcleo del reactor 3.2 Control de los reactores nucleares 4. 5. Tipos de reactores nucleares Funcionamiento de las centrales nucleares 5.1 Centrales de agua a presión (PWR) 5.2 Centrales de agua a ebullición (BWR) 6. Nuevas generaciones de reactores 6.1 Investigación e innovación mundial sobre reactores de futuro (medio y largo plazo) 6.2 Algunos objetivos de futuro 7. Conclusiones

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INTRODUCCIÓN
Se presenta, a continuación, una descripción simplificada de los conceptos básicos de la física del núcleo, de las reacciones nucleares y de su control para facilitar la comprensión del funcionamiento de los reactores nucleares. Se describen las distintas familias y tiposde reactores, con especial énfasis en los modelos más utilizados, y se muestra, de manera esquemática, el funcionamiento de las centrales nucleares. Finalmente, se hace una revisión sobre las perspectivas de evolución de nuevos diseños de reactores en el futuro próximo.

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1.
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CONCEPTOS BÁSICOS
ESTRUCTURA ATÓMICANUCLEAR

Se define átomo como la partícula más pequeña en que puede dividirse un elemento sin perder las propiedades químicas que le caracterizan. Está compuesto por una parte central con carga positiva donde se encuentra concentrada casi toda la masa, constituyendo el núcleo atómico, y por un cierto número de partículas cargadas negativamente, los electrones, que forman la corteza. El núcleoatómico está constituido por protones y neutrones, denominados por ello nucleones, con carga eléctrica positiva igual a la carga negativa de los electrones, de modo que la carga eléctrica total del átomo sea neutra. (Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga eléctrica).

Núcleo atómico rodeado de electrones

ELECTRÓN MASA (kg) CARGA ( C ) 9,11 x 10-31 1,602 x 10-19 (-)PROTÓN 1,673 x 10-27 1,602 x 10-19 (+)

NEUTRÓN 1,696 x 10-27 0

Partículas elementales constituyentes del átomo

Nº ATÓMICO (Z): Es el número de protones presentes en el núcleo atómico, que caracteriza a un elemento químico, proporcionando el orden que ocupa en la tabla periódica (ver más adelante), y que coincide también con el número de electrones. Nº MÁSICO (A): Es el número total denucleones (protones más neutrones) existentes en el núcleo atómico (A = Z+N, donde N = número de neutrones).
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Los átomos se definen, cada uno de ellos, por su número atómico (Z) y su número másico (A). Los isótopos son aquellos átomos que tienen el mismo número atómico pero distinto número másico. Por ejemplo, en el caso delHidrógeno, que tiene un único protón en el núcleo existen dos isótopos; el Deuterio, que tiene un protón y un neutrón y el Tritio, que tiene dos neutrones y un protón. El Uranio, cuyo número másico es 238, tiene dos isótopos con números másicos 233 y 235, respectivamente. 1.2 ELEMENTOS QUÍMICOS

El número de elementos conocidos (aquellos que tienen el mismo número atómico) se presenta en la “TablaPeriódica de los Elementos”, en donde están ordenados por número atómico creciente. Están dispuestos en 18 columnas verticales denominadas Grupos. Cada Grupo contiene los elementos con propiedades semejantes debido a la estructura electrónica común en su nivel más externo.

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Tabla periódica de los elementos 5...