Nuclear

Tecnología Industrial

1º Bachillerato

ENERGÍA NUCLEAR
La energía nuclear se desprende de los núcleos de los átomos cuando se produce lo que se llama una reacción nuclear. El principio en el que se basa es “la equivalencia que existe entre masa y energía”. Si se divide un núcleo atómico de masa M en dos, la suma de las masas de cada una de las mitades será menor que el núcleo inicial. Esto,que aparentemente es imposible, se debe al hecho de que parte de la masa del núcleo atómico se ha “transformado” y liberado en forma de energía, siguiendo el principio de Albert Einstein. E=mc2 Donde E = energía producida o liberada en la reacción nuclear (en julios) m= Masa del núcleo que se ha transformado en energía. (en kg) C= velocidad de la luz en m/s = 3·108 m/s El proceso empleado en lascentrales nucleares es de fisión nuclear. Consiste en provocar la ruptura de un núcleo atómico pesado, normalmente 235U (Uranio) y 239Pu (Plutonio). La división del átomo la provoca un neutrón, que bombardea a alta velocidad el núcleo y lo divide en varios fragmentos, liberando, además de una gran cantidad de energía y rayos γ, (gamma), otros neutrones que bombardearán otros núcleos atómicos,provocando lo que se conoce como una reacción en cadena.

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Para hacernos una idea, vemos cuanta energía generaría la fisión de un kg de uranio, según la fórmula de Einstein. E = mc2 = (1 kg) · (3·108 m/s) 2 = 9 · 1016 J = 2’15· 1013 kcal Un kg de fuel genera una energía de 11200 kcal, es decir, que un kg de uranio genera casi dos mil millones veces más energía que un kg de fuel.IES Villalba Hervás

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Componentes de una central nuclear
El elemento más importante de una central nuclear es: el reactor nuclear. En él se da el siguiente fenómeno: Un flujo de neutrones a alta velocidad divide en varios fragmentos los núcleos atómicos, liberando la energía buscada. Además, se liberan a su vez más neutrones muy energéticos, loscuales dividen a otros núcleos, favoreciendo las reacciones nucleares en cadena, sin aparente control. Para controlar el proceso, se deben “frenar” los neutrones, haciéndolos chocar contra determinadas sustancias llamadas moderadores, siendo el más famoso el grafito. La masa mínima de combustible nuclear (235U) para producir la reacción nuclear se llama masa crítica. Dentro del edificio del reactorse encuentra la “vasija” o núcleo, donde se introducen las barras del combustible nuclear en tubos de acero inoxidable, y en su interior se produce la reacción nuclear. La vasija es un gran depósito de acero, recubierto en su interior por plomo para absorber las radiaciones nucleares. Dentro del núcleo también se encuentra el material moderador (hidrógeno, deuterio o carbono, cuya misión esfrenar la velocidad de los neutrones, pues a las velocidades que se liberan, unos 20000km/s es poco probable que otro átomo absorba este neutrón) y las barras de control, que controlarán el número de fisiones, pues absorben los neutrones (hechas de un material como el carburo de boro, que absorbe neutrones). Si las barras de control están introducidas totalmente en el núcleo, la absorción de neutroneses total y no hay reacción nuclear, a medida que se van extrayendo tales barras, aumentan las reacciones nucleares porque se absorben menos neutrones. El reactor tiene a su vez un blindaje de hormigón de varios metros de espesor. El núcleo del reactor está rodeado por agua, la cual se calentará y transformará en vapor para posteriormente, conducirlo a las turbinas que finalmente generan energíaeléctrica de una forma similar a la central térmica.

Partes principales de un reactor
• Combustible: El más utilizado actualmente es el dióxido de uranio. Se comprime en forma de pastillas que se cargan en unos tubos estrechos que van montados unos al lado de otros en cilindros para formar varillas de combustible para el reactor. Moderador: Material que se utiliza para frenar el movimiento de...