Resumen - Plantas Nucleares.docx

Plantas Nucleares Hay centrales basadas en fisión nuclear y en fusión nuclear. Fisión Nuclear: Es el proceso utilizado actualmente en las centrales nucleares. Consiste en la separación de un átomo pesado (regularmente Uranio-235 o Plutonio) en dos átomos más ligeros, lo cual produce una reacción que genera energía y es transferida por medio de calor hacia el generador de vapor de la central nuclear. Fusión: La fusión nuclear, está actualmente en líneas de investigación, debido a que todavía hoy no es un proceso viable, ya que se invierte más energía en el proceso para que se produzca la fusión, que la energía obtenida mediante este método. Tipos de Reactores Nucleares Los reactores nucleares se clasifican, de acuerdo con la velocidad de los neutrones que producen las reacciones de fisión, en:  

reactores rápidos y reactores térmicos.

A su vez, los reactores térmicos se clasifican, de acuerdo con el tipo de moderador empleado, en:   

reactores de agua ligera, reactores de agua pesada y reactores de grafito.

Reactor Rápido: Su principal diferencia con los reactores térmicos es que éstos no necesitan de un elemento moderador. A este tipo de reactores también se les conoce por reactores reproductores, y su importancia es enorme, ya que permiten obtener un mejor aprovechamiento de los recursos existentes de uranio.

Funcionamiento El principio básico del funcionamiento de una central nuclear se basa en la obtención de energía calorífica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos del combustible. Con esta energía calorífica, que tenemos en forma de vapor de agua, la convertiremos en energía mecánica en una turbina y, finalmente, convertiremos la energía mecánica en energía eléctrica mediante un generador. El reactor nuclear es el encargado de provocar y controlar estas fisiones atómicas que generarán una gran cantidad de calor. Con este calor se calienta agua para convertirla en vapor a alta presión y temperatura. El agua transformada en vapor sale del edificio de contención debido a la alta presión a que está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Esta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual se transformará la energía cinética en energía eléctrica.

Por otra parte, el vapor de agua que salió de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gas y muy caliente. Para reutilizar esta agua hay refrigerarla antes de volverla a introducir en el circuito. Para ello, una vez ha salido de la turbina, el vapor entra en un tanque (depósito de condensación) donde este se enfría al estar en contacto con las tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se redirige nuevamente al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo. Por este motivo las centrales nucleares siempre están instaladas cerca de una fuente abundante de agua fría (mar, río, lago), para aprovechar esta agua en el depósito de condensación. La columna de humo blanco que se puede ver saliendo de determinadas centrales es el vapor de agua que se provoca cuando se este intercambio de calor.

Sistema de Refrigeración ¿El porqué del sistema de refrigeración? La reacción nuclear controlada, que tiene lugar en el combustible, desprende una gran cantidad de calor. Por ello es necesario extraer ese calor para evitar el calentamiento progresivo del núcleo, lo que podría llegar a producir, en caso de fallo de los diversos sistemas de refrigeración, su fusión y consiguiente destrucción. En general: El sistema de refrigeración se encarga de que se enfríe el reactor

Existen dos sistemas de refrigeración o enfriamiento en una planta nuclear:  

Sistema de enfriamiento principal Sistema de enfriamiento secundario

Sistema de enfriamiento principal: El vapor de agua a alta presión se emplea para mover las turbinas que, a su vez, hacen girar las bobinas de los generadores. El propio moderador en sí sirve como enfriador del reactor y transfiere el calor generado en la fisión al generador de vapor

El refrigerante El calor es extraído del núcleo por medio del refrigerante que circula alrededor de las barras de combustible. Los fluidos que se suelen utilizar son: anhídrido carbónico, agua o agua pesada. El refrigerante circula en el interior del núcleo, lamiendo las barras de combustible.

Sistema de enfriamiento secundario El segundo sistema puede ser agua de río, agua de mar o agua de recirculación, su función es condensar el vapor saliente de las turbinas para que sea recirculado al generador de vapor. Esta agua, antes de ser vertida se debe enfriar para no producir contaminación térmica Elementos principales del sistema de refrigeración secundario  

Condensador Torres de enfriamiento

Condensador: En este sistema se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor (en estado gaseoso) en vapor en estado líquido, también conocido como fase de transición. El propósito es condensar la salida (o extractor) de vapor de la turbina de vapor para así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso a la caldera. En general: La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frío o sumidero de calor dentro del ciclo termodinámico del grupo térmico. Por tanto, su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua). Torres de enfriamiento: Las Torres de refrigeración son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de grandes torres de refrigeración industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeración utilizada en plantas de energía 

torres de refrigeración húmedas funcionan por el principio de evaporación,



torres de refrigeración secas funcionan por transmisión del calor a través de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente.

Con respecto al tiro del aire en la torre existen tres tipos de torres de refrigeración: 

Tiro natural, que utiliza una chimenea alta.



Tiro inducido, en el que el ventilador se coloca en la parte superior de la torre (impulsan el aire creando un pequeño vacío en el interior de la torre).



Tiro mecánico (o tiro forzado), que utiliza la potencia de motores de ventilación para impulsar el aire a la torre (colocándose en la base).

Aplicaciones Aunque la energía nuclear se utiliza principalmente para la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad de la energía nuclear. Este tipo de energía aparece en muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana y en el campo científico. La energía nuclear tiene otras aplicaciones en diversos campos: 

Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos.



Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades.



Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.



Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.



Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo.

Ejemplos de Plantas Existentes Energía nuclear en España Energía nuclear en Argentina Energía nuclear en Chile Energía nuclear en Francia

Accidentes nucleares Three Mile Island Three Mile Island es una central nuclear de Estados Unidos en la que en 1979 tuvo lugar el peor accidente sufrido por un reactor nuclear en ese país.

Chernobyl En la central nuclear de Chernobyl, en la antigua Unión Soviética, tuvo lugar, el 26 de abril de 1986, lo que ha sido el peor accidente que nunca ha ocurrido en una planta nuclear.

Aplicaciones Aunque la energía nuclear se utiliza principalmente para la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad de la energía nuclear. Este tipo de energía aparece en muchos otros aspectos de nuestra vida cotidiana y en el campo científico. La energía nuclear tiene otras aplicaciones en diversos campos: 

Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos.

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Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades.

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Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.

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Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.

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Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica, que aprovechan la existencia de materiales radiactivos naturales para la fijación de las fechas de los depósitos de rocas, carbón o petróleo.

Ejemplos de Plantas Existentes Energía nuclear en España Energía nuclear en Argentina Energía nuclear en Chile Energía nuclear en Francia

Accidentes nucleares Three Mile Island Three Mile Island es una central nuclear de Estados Unidos en la que en 1979 tuvo lugar el peor accidente sufrido por un reactor nuclear en ese país.

Chernobyl En la central nuclear de Chernobyl, en la antigua Unión Soviética, tuvo lugar, el 26 de abril de 1986, lo que ha sido el peor accidente que nunca ha ocurrido en una planta nuclear.