Reactores De Potencia

Índice

Introducción…………………………………………………………………………………………………….. 3

Reactores de potencia……………………………………………………………………………………………4

Proceso de fisión nuclear………………………………………………………………………………………...4 Reactor de agua en ebullición……………………………………………………………………………………5

Combustible……………………………………………………………………………………………………....5 Moderador………………………………………………………………………………………………………..6

Refrigerante………………………………………………………………………………………………………6

Barras de control………………………………………………………………………………………………….7

Sistemas de contención…………………………………………………………………………………………...8

Residuos nucleares………………………………………………………………………………………………..9

Seguridad nuclear…………………………………………………………………………………………………10

La energía nuclear como alternativa energética…………………………………………………………………..14

Fukushima…………………………………………………………………………………………………………15

Conclusión…………………………………………………………………………………………………………18

Bibliografía………………………………………………………………………………………………………...19

Introducción

Se presenta, a continuación, una descripción simplificada de los conceptos de fisión nuclear para facilitar la comprensión del funcionamiento de los reactores nucleares, lugar donde se produce y controla una reacción nuclear en cadena. Se describen las distintas partes y funcionalidades del reactor BWR para producción de la energía eléctrica y las condiciones de seguridad nuclear que se deben establecer para su correcto funcionamiento, poder distinguir los riesgos y como dar condiciones para que la frecuencia de accidentes sea la mínima posible

Reactores de Potencia

Es el lugar físico donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena la cual sirve para producir energía y partículas o fotones como rayos x y gamma dentro del proceso.

Los que tienen como propósito la obtención de partículas nucleares se los conoce como reactores nucleares de investigación.

Aquellos reactores cuyo principal objetivo es la producción de energía, se llaman generalmente "reactores nucleares de potencia", los cuales mediante alguna transformación llega en la mayoría de los casos a generar energía eléctrica.

Proceso de fisión nuclear

El proceso de fisión dentro del reactor comienza con un neutrón y un núcleo de uranio 235. Para que se produzca la fisión se necesita que el neutrón venga a muy baja velocidad para romper el núcleo de uranio. Una vez dividido salen a gran velocidad y chocan fácilmente. También hay neutrones que salen a gran velocidad. Cada uno de esos neutrones se frenara gracias a los protones del agua con los cuales éstos chocan logrando así disminuir su velocidad para impactar nuevamente otros núcleos de uranio teniendo más energía disponible a partir de un solo neutrón en el sistema. Además cada nueva fisión dará lugar a más neutrones y nuevas fisiones y generará más energía. El agua en este caso es el que actúa como moderador y es por eso que se le llama reacción en cadena controlada ya que la energía generada debe que ser aquella que pueda utilizar y controlar. Si genero más energía que la que puedo evacuar, el calor excedente nos puede llevar a temperaturas que producen daño en los materiales que componen el reactor. Por lo tanto debe encontrarse una manera en que, una vez alcanzada la energía liberada que necesitamos, ésta no se siga incrementando. La generación de energía está asociada a la cantidad de fisiones, y la cantidad de fisiones está asociada a la cantidad de neutrones. Por lo tanto se necesita que después de cada fisión quede un solo neutrón. Si hay más, la energía sigue creciendo; si hay menos, la energía liberada decrece, es a lo que se llama de economía de neutrones.

Si después de una fisión se pierden todos los neutrones que se generan, el reactor se va apagando. Si generamos más de un neutrón, el número de fisiones crece y la potencia aumenta. Hay materiales que son absorbentes de neutrones. Los núcleos de estos materiales absorben un neutrón bajo ciertas condiciones. Hay materiales que absorben neutrones de alta velocidad (y energía) y otros que absorben neutrones de baja velocidad. Los más usados de estos materiales son el cadmio, indio, plata, hafnio, gadolinio, etc. Estos materiales se usan generalmente en formas de barras (cilindros, prismas, etc.) y se denominan barras de control y seguridad. Muchos de los demás materiales que componen el reactor también absorben neutrones con distinta eficiencia. Por ejemplo el agua, el acero usado en la estructura y otros materiales estructurales son de menor eficiencia, pero absorben neutrones. También absorbe neutrones el uranio 238 que está mezclado con el uranio 235. Por lo tanto tenemos que lograr que el conjunto de todos estos materiales brinde la economía exacta de neutrones para que el reactor se mantenga estable. Para poder ajustar este punto de funcionamiento es que las barras de control pueden moverse y entrar más o menos en el núcleo del reactor, según cuanto se las necesite.

Cuando ocurre una fisión nuclear, además de la liberación de una gran cantidad de energía y la aparición de varias partículas, se producen algunos neutrones. Los neutrones producidos en la fisión tienen energía cinética grande, ya que su velocidad promedio aproximada es de 20.000 km/seg, es decir casi un 7% de la velocidad de la luz.

La cantidad de neutrones que se producen en la fisión no puede predecirse de antemano exactamente, ya que en algunas fisiones no se produce ninguno, mientras que en otras se producen uno, dos y hasta cinco o seis neutrones: la emisión de neutrones en una fisión nuclear es lo que se llama un proceso probabilístico. La cantidad promedio de neutrones que se produce en cada fisión inducida depende mucho de la velocidad del neutrón que la indujo. En promedio se producen 2,4 neutrones por cada fisión inducida por un neutrón "lento", es decir cuya velocidad es aproximadamente 2.200 m/seg. Se podría estimar que, en promedio, cuando tienen lugar 1.000 fisiones se producen 2.400 neutrones. Cuando en algún lugar "adecuado" (básicamente en los reactores nucleares, diseñados artificialmente) algunos neutrones inducen fisiones de núcleos de uranio, aparecerán nuevos neutrones, a los que les pueden pasar cosas diferentes. Algunos de estos neutrones saldrán de la región donde se encuentra el uranio, otros reaccionarán con núcleos absorbentes que los absorberán. Algunos chocarán con las moléculas de una sustancia (normalmente agua o agua pesada) que funciona como moderador, ya que los frena y les quita velocidad (llevándolos de 20.000 km/seg a 2.200 m/seg, ya que son los neutrones lentos los más adecuados para inducir las fisiones) y los dispone para que puedan producir una nueva fisión. Si se dan las condiciones como para que de cada 1.000 fisiones (que generan 2.400 neutrones) se produzcan 1.400 absorciones y/o fugas, entonces podrá haber 1.000 nuevas fisiones, que a su vez generarán 2.400 nuevos neutrones y así sucesivamente se permite indefinidamente el mantenimiento de la reacción. A este proceso se lo llama "reacción en cadena automantenida".

Reactor de agua en ebullición

Es un tipo de reactor que utiliza agua ligera, ésta actúa como refrigerador y moderador a una presión de unas 75 atmósferas alcanzando la ebullición alrededor de los 285 °C en el núcleo produciendo vapor que impulsa a las turbinas que generan la electricidad.

En este reactor se utiliza un solo circuito en el cual el combustible nuclear hace hervir el agua produciendo vapor, el cual asciende hacia una serie de separadores y secadores que lo separan del caudal del agua de refrigeración, reduciendo el contenido de humedad del vapor, lo cual aumenta la calidad de éste. El vapor seco fluye entonces en dirección a la turbina que mueve el generador eléctrico, luego el vapor que sale de la turbina pasa por un condensador que lo enfría obteniéndose nuevamente agua líquida, la cual es impulsada mediante bombas de nuevo hacia el interior de la vasija que contiene el núcleo. Dado que el vapor fluye desde el reactor, éste se comporta como una máquina térmica convencional.

Combustible

El uranio es un metal que se encuentra en diferentes minerales de la Tierra, siendo unas 500 veces más pesado que el oro. En la corteza terrestre alcanza

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