¿Qué es una Central Nuclear ?
Al igual que los otros dos tipos de energía de base,
el principio de producción de
electricidad de una central nuclear es el movimiento de turbinas a partir de
una fuerza externa.
Tanto en el caso de los reactores nucleares como en el de las plantas de energía
térmica
convencionales, la fuerza del vapor es la que
mueve esas turbinas, en las del
tipo
hidroeléctrica es la fuerza de las aguas la que lo hace.
La forma de generar el vapor es la principal diferencia entre los reactores
nucleares y
las centrales térmicas convencionales. Mientras que éstas
últimas utilizan carbón, fuel-oil, gas
o petróleo para calentar las enormes calderas de agua que producen el
vapor, los primeros se
valen de la fisión nuclear generada en el ‘núcleo’
del reactor para calentar el agua que pasa
por un circuito secundario independiente, lo cual permite su posterior
recuperación.
¿Cómo funciona una central nuclear?
Una central de este tipo utiliza combustible “nuclear”, esto es,
material que contiene
núcleos fisionables (es decir que se pueden ‘partir’); en
lugar del combustible “convencional”.
El Uranio 235 es un material fisionable, como así también el
plutonio, pero del uranio
natural que se extrae de las canteras sólo una parte en 140 es uranio
235, el resto es
inutilizable. Un reactor puede funcionar tanto con
uranio natural (escaso material fisionable)
como con uranio
enriquecido, -al cual se lo ha tratado especialmente paraaumentar su
rendimiento (mayor proporción de U.235)-.
El calor para generar vapor proviene del proceso de fisión. La
fisión comienza cuando
un neutrón a gran velocidad choca contra un
núcleo, el núcleo no puede albergar el neutrón
extra y se parte formando dos núcleos mas pequeños. Al
mismo tiempo se liberan varios
neutrones que van a chocar contra otros núcleos, que a su vez se rompen
y liberan mas
neutrones, y así sucesivamente. Dado que el primer neutrón
desencadena una serie de fisiones,
este procedimiento se denomina reacción en
cadena. Así, se puede generar una enorme
cantidad de energía y de calor en una fracción de segundo Ver figura) Dario Jinchuk Pagina 4 06/03/2003
Este proceso se lleva a cabo en el núcleo del reactor, formado por los
‘elementos
combustibles’.
El núcleo del
reactor se encuentra rodeado de una sustancia llamada moderador que se
utiliza para frenar la velocidad de los neutrones hasta llevarlos a la
energía térmica (una
velocidad aprox. 3.700 m/s, a una temperatura de 290 grados C) y aumentar la
probabilidad de
choque con otros núcleos. En los reactores que utilizan uranio
enriquecido como elemento
combustible se utiliza agua común o grafito como moderador, en cambio en
los reactores que
utilizan uranio natural, (menos cantidad de núcleos fisionables) se
utiliza agua pesada, tal es el
caso de las centrales nucleares argentinas de Atucha y Embalse
El agua pesada esta formada por dos atomos de deuterio y unode
oxígeno (el deuterio
es un isótopo del hidrógeno que posee un neutrón
mas en su núcleo, por lo tanto es mas
denso). Los neutrones provenientes de la fisión tienen una gran
velocidad, con la cual es mas
difícil hacerlos chocar contra otros núcleos, por lo tanto es
necesario frenarlos mediante
choques con otras sustancias capaces de extraerles energía sin
absorberlos. Esta función es, en
parte, cumplida por el agua pesada que es aproximadamente 100 veces mas
absorbente que el
agua normal, por eso se la emplea con uranio natural, deficiente en uranio-235.
En cambio,
con uranio enriquecido, con el cual se generan mas neutrones, se puede usar agua común. El
uso del agua como moderador, en lugar del
grafito utilizado en algunos modelos de reactores
soviéticos como el de Chernobyl, reduce el riesgo de incendio.
Dentro del núcleo se insertan, con el fin de controlar
la potencia de la fisión, las
denominadas ‘barras de control’. Estas barras son
generalmente de cadmio, un material que
absorbe los neutrones que chocan contra ellas durante el proceso de
fisión evitando que
progrese la reacción en cadena.
El núcleo del reactor de Atucha I, por ejemplo, cuenta con 29 barras de
control y son
necesarias solo 3 para detener el proceso en el acto. En caso de producirse un recalentamiento,
y de ser necesario detener el reactor en forma inmediata, también se
puede introducir dentro
del
núcleo acido bórico que actúa de una forma similar
a las barras de control.