Energia nuclear y centrales nucleares

Energía nuclear y Centrales nucleares

Universidad de Santiago de Chile. Departamento de Física. Termodinámica.
Profesor(a): Patricio Pérez.

Nombres. ***********



Como está compuesto un reactor nuclear
En los reactores nucleares se lleva a cabo la fisión nuclear, y se clasifican de acuerdo a sus características y componentes, como lo son el producto deseado, Energía utilizada en lareacción en cadena, Acomodo de los elementos, Estado del combustible, Material Combustible, Material moderador, Forma del núcleo.
Básicamente el reactor es el encargado de mantener la reacción en cadena de la fisión, ya que al comenzar a bombardear con neutrones el núcleo del U, este se fisiona y genera nuevos elementos y entre 2 a 3 neutrones mas energía, los neutrones liberador se encargan defisionar otros átomos de U y los productos de este a otros mas, Es lo que se llama reacción en cadena. El combustible normalmente usado es el U-235, el cual se encuentra en U natural U-238. En el cual hay un 0,7% de U-235, el U puede estar enriquecido con más de un 90% de U-235.
Los productos de un reactor incluyen: Neutrones, fragmentos de fisión, calor, rayos gama, materiales fisionables,radioisótopos.
Nosotros estamos interesados en el Reactor de potencia, el cual utiliza de material combustible Oxido de Uranio, este cumple con algunas de las características para ser combustible, como lo son mayoritariamente liberar neutrones y energía por fisión, ser fisionable por neutrones que tengan energías no mayores que los liberados por fisión, relativamente estables y ser asequibleseconómicamente.
En el reactor de potencia la Energía es extraída de la energía térmica producida por la fisión, que se transfiere al agua a presión, esta se evapora y pasa por turbinas que la transforman en E eléctrica.

Funcionamiento de las centrales nucleares

A lo largo de este informe nos centraremos únicamente en el reactor de agua a presión, el reactor más común dentro de las centralesnucleares, con un porcentaje mayor al 50% en torno a la cantidad de reactores nucleares de fisión usados en la extracción de energías.

Imagen Nº1: Diagrama de un reactor de fisión nuclear basado en el modelo de agua a presión.
En la imagen se puede apreciar que el combustible nuclear (C) se encarga de calentar el agua ligera (H2O) a su alrededor, el agua calentada se bombea por medio de unabomba de presión (P1) (sistema primario) para que llegue al generador de vapor (B), que es el punto en el cual el agua calentada a través de la fisión nuclear baja su temperatura disipando el calor de esta por medio de agua presente en el sistema secundario (nota: no hay interacción directa entre el agua del sistema principal y el sistema secundario, ya que la primera es agua radioactiva debido a suinteracción con el combustible nuclear), el agua en el sistema secundario se empieza a evaporar debido al calor transmitido a esta (nota: el agua del sistema primario no se evapora debido a que se encuentra a altísimas presiones), el vapor de agua se dirige a la turbina termica (T), la cual realiza la función de alternador en conjunto con el generador (G) el cual produce electricidad para consumodomestico e industrial, una vez el vapor de agua pasa por la turbina llega al condensador (K), en donde el vapor de agua interactúa con el agua de un sistema terciario (que puede ser algún rio cercano al reactor o el mar y en forma no directa) que se encarga de absorber el calor presente en el vapor de agua, de esta forma produciendo que el agua presente en el sistema secundario entre en unestado de condensación, entrando en estado liquido, en donde es bombeada (bomba de presión P2) al generador de vapor y se repite el ciclo nuevamente, al igual que en el sistema primario.
Adicionalmente, tenemos otros componentes que trabajan en el reactor:
Moderador: este puede ser agua ligera (H2O), agua pesada (D2O) (dependiendo del reactor) u otro compuesto, su función es disminuir la velocidad...