Central nuclear para niños
1- Edificio de contención. 2- Torre de refrigeración. 3- Reactor. 4- Barras de control. 5- Acumulador de presión. 6- Generador de vapor. 7- Combustible nuclear. 8- Turbina. 9- Generador eléctrico. 10-Transformador. 11-Condensador. 12-Vapor. 13-Líquido saturado. 14-Aire ambiente. 15-Aire húmedo. 16-Río. 17-Circuito de refrigeración. 18-Circuito primario. 19-Circuito secundario. 20-Emisión de aire húmedo (con vapor de agua). 21-Bomba de vapor de agua.
Una central térmica nuclear o planta nuclear es una instalación industrial que usa combustible nuclear para generar calor. Este calor se utiliza para mover máquinas que producen energía eléctrica. Estas centrales tienen uno o más reactores.
El corazón de un reactor nuclear es un recipiente que contiene bloques de material que aísla la radiactividad, como grafito u hormigón. Dentro de este recipiente hay combustible nuclear, que suele ser uranio-235 o plutonio-239. En este proceso, ocurre una reacción controlada gracias a elementos especiales llamados moderadores. Estos moderadores absorben el exceso de neutrones para mantener la reacción en cadena bajo control.
Alrededor del corazón del reactor hay un reflector. Su trabajo es devolver al corazón algunos de los neutrones que se escapan de la reacción.
Las barras de control se pueden introducir en el reactor para hacer que la reacción en cadena sea más lenta o más rápida.
Un blindaje especial rodea el reactor. Este blindaje absorbe la radiactividad que se emite, como neutrones, radiación gamma, partículas alfa y partículas beta.
Un circuito de refrigeración externo ayuda a eliminar el calor extra que se produce.
Las instalaciones nucleares son construcciones muy complejas. La forma en que funciona la reacción nuclear hace que pueda ser peligrosa si se pierde el control.
La energía nuclear produce mucha energía eléctrica. Sin embargo, también genera residuos nucleares que deben guardarse en lugares especiales. Por otro lado, no produce contaminación atmosférica de gases que causan el efecto invernadero, porque no necesita quemar combustibles fósiles.
Contenido
¿Cómo funciona una central nuclear?
Las centrales nucleares tienen cuatro partes principales:
- El reactor nuclear, donde ocurre la reacción nuclear.
- El generador de vapor de agua.
- La turbina de vapor, que mueve un generador para producir electricidad con el vapor.
- El condensador, que enfría el vapor para convertirlo de nuevo en líquido.
El reactor nuclear es el encargado de dividir los átomos del combustible nuclear, como el uranio. Esto libera una gran cantidad de energía en forma de calor.
El generador de vapor es como un intercambiador de calor. Transfiere el calor del circuito primario (donde el agua se calienta en el reactor) al circuito secundario. En el circuito secundario, el agua se convierte en vapor de agua, que luego se expande en las turbinas de vapor. Esto hace que las turbinas giren y, a su vez, los generadores eléctricos produzcan energía eléctrica. Un transformador aumenta la tensión eléctrica para enviarla a la red de transporte de energía eléctrica.
Después de pasar por la turbina, el vapor se enfría en el condensador. Allí, el vapor cede su calor al agua fría de refrigeración. En algunas centrales, esta agua fría viene de las torres de refrigeración. Una vez que el vapor se convierte en líquido, regresa al reactor nuclear para repetir el proceso.
Las centrales nucleares siempre se construyen cerca de una fuente de agua fría, como un río, un lago o el mar. Esta agua se usa para el circuito de refrigeración, ya sea con torres de refrigeración o sin ellas.
El sistema de refrigeración en una central nuclear
El sistema de refrigeración es muy importante para mantener el reactor frío. Funciona así: Un chorro de agua de 44.600 miligramos por segundo (mg/s) es aportado por un tercer circuito. Este sistema tiene dos tubos de refrigeración grandes y bombas especiales que elevan el agua a las torres.
¿Qué tan seguras son las centrales nucleares?
Como cualquier actividad humana, una central nuclear tiene aspectos positivos y desafíos. Los desafíos deben estudiarse para poder reducirlos. Los sistemas diseñados para eliminar o minimizar estos desafíos se llaman sistemas de protección y control. En una central nuclear civil, se usa un método llamado defensa en profundidad. Este método usa varias barreras para lograr la seguridad. Aquí te explicamos algunas de estas barreras, de afuera hacia adentro:
- Autoridad reguladora: Es un organismo que se asegura de que todas las demás barreras funcionen bien. Debe ser independiente y sus decisiones son obligatorias.
- Normas y procedimientos: Todas las acciones deben seguir reglas y procedimientos escritos. También hay un control de calidad y la supervisión de la autoridad reguladora.
- Primera barrera física (sistemas pasivos): Son sistemas de protección que se basan en las leyes de la física. Hacen que sea difícil que ocurran fallos en el reactor. Por ejemplo, el uso de edificios de contención.
- Segunda barrera física (sistemas activos): Ayudan a que los fallos ocurran con menos frecuencia. Se basan en tener varios sistemas de seguridad para el mismo propósito. Por ejemplo, las válvulas de control que sellan los circuitos.
- Tercera barrera física: Son sistemas que reducen los efectos de eventos externos a la central. Como los amortiguadores que evitan daños en caso de un sismo.
- Barrera técnica: Todas las centrales se construyen en lugares muy seguros, con poca probabilidad de sismo o vulcanismo, y con poca población alrededor.
- Salvaguardas técnicas.
Además, se debe saber qué hacer si varios de estos niveles fallan. Todos los trabajadores y las personas que viven cerca deben tener la información y el entrenamiento necesarios. Deben existir planes de emergencia que se prueben con simulacros. Cada central nuclear tiene dos planes de emergencia: uno interno y uno externo. El plan externo incluye la evacuación de la población cercana si todo lo demás falla.
Los niveles de seguridad de los reactores más nuevos han mejorado mucho. Los diseños de los futuros reactores de cuarta generación buscan que todas las barreras de seguridad sean muy confiables, usando sistemas que funcionan por sí solos.
Cuando una parte de cualquiera de estos niveles falla, se envía un aviso a los controladores y a los inspectores residentes en la central. Si los inspectores creen que el fallo puede afectar la seguridad, informan al organismo regulador (en España, el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN)). A estos avisos se les llama sucesos notificables. A veces, si el fallo puede hacer que la central funcione fuera de sus límites seguros, se produce una parada automática de la reacción en cadena llamada SCRAM. En otros casos, la parte dañada se puede reparar sin detener la central.
Si varias barreras fallan, puede ocurrir un accidente. La gravedad de estos accidentes se clasifica en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (INES) por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y la Agencia para la Energía Nuclear (AEN). La escala va del 0 (sin importancia para la seguridad) al 7 (accidente grave). El incidente de Vandellós I en 1989 se clasificó como grado 3 (incidente importante).
La falla de varias barreras causó uno de los accidentes más graves: el accidente de Chernóbil, de nivel 7 en la INES. Por razones similares, ocurrió otro accidente grave de magnitud 7: El accidente nuclear de Fukushima I.
Tipos de centrales nucleares
Existen muchos tipos de centrales nucleares, cada una con sus ventajas y desventajas. Actualmente, todas se basan en la fisión nuclear.
Hay reactores que usan la fusión nuclear, pero son experimentales y no producen energía eléctrica.
Las centrales de fisión se clasifican según el tipo de reactor nuclear que tienen. Se dividen en dos grandes grupos: reactores térmicos y reactores rápidos. La principal diferencia es que los reactores térmicos usan un moderador nuclear y los rápidos no. Los reactores térmicos (los más comunes) necesitan que los neutrones de la fisión, que tienen mucha energía, sean frenados por un moderador. Los reactores rápidos no necesitan este material, ya que trabajan directamente con neutrones de alta energía.
Los reactores térmicos se clasifican según el moderador que usan:
- Reactores moderados por agua ligera
- Reactores tradicionales
- LWR (Light Water Reactor) De diseño occidental
- PWR (Pressurized Water Reactor)
- BWR (Boiling Water Reactor)
- VVER De diseño ruso
- LWR (Light Water Reactor) De diseño occidental
- Reactores avanzados (con grandes mejoras de seguridad)
- AP1000 (Advanced Pressurized Reactor) Basados en el PWR
- EPR (European Pressurized Reactor) Basados en PWR
- ABWR (Advanced Boiling Water Reactor) Basados en BWR
- VVER 1000 basado en el VVER
- Reactores tradicionales
- PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor) Reactores moderados por agua pesada
- CANDU (Canadian Natural Deuterium Uranium)
- Reactores moderados con grafito
- Reactores tradicionales (generalmente refrigerados por gas)
- Reactores avanzados
- AGR (Advanced Gas Reactor) reactor avanzado basado en el GCR
- HTGR (High Temperature gas reactor) reactor de gas de alta temperatura
- PBMR (Pebble Bed Modular Reactor)
También existen los reactores rápidos, todos ellos avanzados, conocidos como FBR (en inglés, fast breeder reactors):
Centrales nucleares en España
- Almaraz I. En Almaraz (Cáceres). Empezó a funcionar en 1980. Tipo PWR. Potencia 980 MW. Se enfría con el embalse artificial de Arrocampo.
- Almaraz II. En Almaraz (Cáceres). Empezó a funcionar en 1983. Tipo PWR. Potencia 984 MW. Se enfría con el embalse artificial de Arrocampo.
- Trillo. En Trillo (Guadalajara). Empezó a funcionar en 1987. Tipo PWR. Potencia 1066 MW.
Proyectos que no se terminaron: Moratoria nuclear:
- Lemóniz I y II (Vizcaya). Se canceló su construcción.
- Valdecaballeros I y II (Badajoz). Construcción cancelada.
- Sayago (Zamora). Solo se movió tierra.
- Trillo II (Guadalajara). No se iniciaron las obras.
- Escatrón I y II (Zaragoza). No se iniciaron las obras.
- Santillán (Cantabria). No se iniciaron las obras.
- Regodola (Lugo). No se iniciaron las obras.
Centrales que ya no funcionan o están siendo desmanteladas:
- Vandellós I. En Vandellós (Tarragona). Empezó en 1972. Cerró en 1989. Potencia 480 MW.
- José Cabrera. En Almonacid de Zorita (Guadalajara). Empezó en 1968 y cerró en 2006. Tipo PWR. Potencia 160 MW.
- Santa María de Garoña. En Garoña (Burgos). Construida entre 1966 y 1970. Empezó en 1970. Tipo BWR. Potencia 466 MW. Se enfriaba con el río Ebro. Dejó de funcionar en diciembre de 2012.
Centrales nucleares en América Latina
Centrales nucleares en Argentina
- Atucha I. En Lima, partido de Zárate, a 100 km de Buenos Aires, Provincia de Buenos Aires. Tipo PHWR. Potencia 335 MW. Inaugurada en 1974, fue la primera central nuclear de Latinoamérica en producir electricidad para uso comercial.
- Atucha II. En Lima, partido de Zárate, a 100 km de Buenos Aires, Provincia de Buenos Aires. Tipo PHWR. Potencia: 745 MW. Inaugurada en 2011.
- Embalse. En Embalse, Provincia de Córdoba. Tipo PHWR. Potencia 648 MW. Inaugurada en 1984.
Centros Atómicos:
- Centro Atómico Bariloche
- Centro Atómico Constituyentes
- Centro Atómico Ezeiza
Centrales nucleares en Venezuela
- Reactor nuclear RV-1 en Alto de Pipe, Miranda, Venezuela. Inaugurada en 1960. Fue el primer reactor nuclear latinoamericano. Dejó de funcionar en 1991. En 2001, se aprobó un plan para usar las instalaciones como una "Planta de Esterilización por Rayos Gamma PE-GAMMA".
Centrales nucleares en México
- Laguna Verde I en Punta Limón, Veracruz, México. Inaugurada en 1989. Potencia: 805 MW.
- Laguna Verde II en Punta Limón, Veracruz, México. Inaugurada en 1995. Potencia: 805 MW.
Centros Atómicos:
- Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores en Ocoyoacac, Estado de México, México. Inaugurado en 1968.
Centrales nucleares en Brasil
- Central nuclear Almirante Álvaro Alberto: Se encuentra en la Praia de Itaorna en Angra dos Reis, Río de Janeiro, Brasil. Tiene dos reactores de agua presurizada (PWR):
- Angra I, con una potencia de 626 MW. Fue la primera en conectarse a la red en 1982.
- Angra II, con una potencia de 1275 MW. Se conectó en 2000.
Historia del uso civil de la energía nuclear
Centrales nucleares: ayer y hoy
Al ver cómo ha cambiado el número de centrales nucleares en el mundo, podemos entender cómo ha evolucionado la forma de pensar de los países sobre este tipo de energía.
- Primer Periodo: La primera central nuclear se construyó en la antigua URSS en 1954. Fue el único país con una central así hasta 1957, cuando Reino Unido construyó dos. Al principio, los países fueron cautelosos con estas centrales, en parte por la relación de la energía nuclear con su uso en la Segunda Guerra Mundial. En este periodo hubo eventos como los de Mayac (Rusia) y Windscale (Reino Unido), que no se conocieron hasta años después.
- Segundo Periodo: Una nueva etapa comenzó cuando la crisis del petróleo hizo que muchos países industrializados apostaran por esta tecnología. Los gobiernos vieron en la energía nuclear una forma de producir electricidad a menor costo y que, en principio, era menos dañina para el medio ambiente. Por eso, de 16 centrales en 1960, se pasó a 416 en 1988. Esto fue un gran crecimiento, con un promedio de 15 centrales nuevas al año.
- Tercer Periodo: Eventos como el de Three Mile Island (EE.UU.) en 1979, donde se liberaron gases radiactivos, y sobre todo el de Chernóbil, hicieron que la confianza en esta energía disminuyera mucho. En el accidente de Chernóbil (Ucrania) el 26 de abril de 1986, se liberó una cantidad de materiales radiactivos 500 veces mayor que la de la bomba de Hiroshima en 1945. Esto causó la evacuación de 116.000 personas y una alerta internacional. Los gobiernos y la gente perdieron mucha confianza en el uso de esta energía. Esto hizo que el número de nuevas centrales fuera mucho menor. Además, se hicieron más estrictas las medidas de seguridad, lo que aumentó el costo de producir electricidad. Así, de 1988 a 2011, solo se abrieron 27 centrales nuevas, un promedio de poco más de una al año. Grandes potencias, excepto Japón, dejaron de construir nuevas centrales o redujeron su número.
Hoy en día, hay 444 centrales nucleares en el mundo, que producen el 17% de la electricidad mundial. EE.UU. tiene 104, y Francia tiene 58. Japón tiene 54 (aunque algunas no están funcionando por el evento de Fukushima), y Corea del Sur tiene 21. Actualmente, España cuenta con 7 reactores nucleares. El evento en la central de Fukushima ha vuelto a poner el tema de la energía nuclear en discusión.
Véase también
En inglés: Nuclear power plant Facts for Kids
