Tipos de Centrales
Centrales Nucleares

Una central nuclear es una central termoeléctrica en la que se remplaza la caldera por un reactor en el cual se realiza fisión o fusión nuclear para producir calor y elevar la temperatura del agua que se encuentra en su interior, el agua caliente circula por ductos hacia el generador de vapor y regresar al reactor con la ayuda de una bomba, en el generador de vapor se halla agua fría proveniente del condensador, esta se transforma en vapor por la transferencia de calor que ocurre entre dicha agua y la tubería con agua caliente que viene del reactor.
El vapor producido en el proceso anterior es inyectado a la turbina, pasando por los tres cuerpos de ella: alta media y baja presión, a medida que los atraviesa mueve las aspas y el eje acoplado al generador de energía eléctrica.
El vapor a baja presión que sale de la turbina es llevado al condensador donde es convertido nuevamente en agua para ser retornada al generador de vapor y así reanudar el ciclo.

Como los demás tipos de centrales de generación eléctrica las centrales nucleares presentan ventajas y desventajas; un aspecto importante en este tipo de central es el alto nivel de seguridad que presenta lo que hace que el riesgo de un accidente sea mínimo. Vale la pena destacar que debido al proceso al que es sometido el combustible, en caso de accidente las consecuencias serían muy graves, ya que la radioactividad puede provocar diferentes tipos de cáncer o la muerte.

El combustible utilizado en las centrales nucleares es un recurso limitado y sus residuos son muy difíciles y costosos de tratar.
Las centrales nucleares presentan menor grado de contaminación atmosférica que otras centrales térmicas, al igual que la utilización de menor cantidad de combustible para producir la misma cantidad de energía eléctrica.

PARTES DE UNA CENTRAL NUCLEAR :.

Las centrales nucleares se dividen en tres circuitos, cada uno con una función especifica en el proceso de generación eléctrica:

CIRCUITO PRIMARIO

En este circuito se convierte el agua en vapor para ser inyectado en la turbina y está conformado por los siguientes elementos: Reactor Nuclear, Presionador Generador de Vapor, Contención y Edificio del Anillo Del Reactor.

Reactor nuclear:
Es una instalación diseñada para llevar a cabo el proceso de fisión o fusión nuclear para generar energía calorífica y elevar la temperatura de agua almacenada en el, la cual será conducida al generador de vapor. Está constituido por varios elementos que permiten mantener altos niveles de seguridad para controlar los efectos radioactivos generados.

Los elementos que conforman un reactor nuclear son:

- Blindaje: Es la parte del reactor encargada de mantener dentro de él las radiaciones producidas por el proceso de fisión o fusión; los materiales utilizados son agua, plomo u hormigón.

- Combustible: Es el material fisionable encargado de producir calor en el reactor para el proceso de generación eléctrica. El combustible más empleado como fuente de energía nuclear es: uranio, plutonio, oxido de uranio. Estos elementos químicos son recursos no renovables.

- Elementos de Control: En la mayoría de reactores son barras encargadas de reducir la cantidad de neutrones libres para evitar sobrecalentamiento en el reactor.

- Moderador: Es el encargo de disminuir la velocidad de los neutrones producidos en la fisión, para continuar la interacción con otros átomos y seguir la reacción en cadena. Los elementos utilizados como moderadores son helio, agua, sodio metálico, grafito y agua pesada (molécula formada de la unión de deuterio con oxigeno).

- Reflector: Es un elemento que disminuye la fuga de neutrones, manteniendo la reacción en cadena; estos pueden ser uranio, agua, agua pesada, grafito.

- Refrigerante: Es el encargado de disipar el calor en exceso producido por el combustible para evitar temperaturas que puedan afectar el buen funcionamiento del reactor, como refrigerante se pueden utilizar los siguientes elementos sodio metálico, agua, agua pesada, helio, anhídrido carbónico.

- Vainas: Son dispositivos que encierran el combustible para evitar la fuga de gases generados de la reacción en cadena, estos están construidos en aleaciones metálicas de zirconio o aluminio.

- Vasija: En ella se encuentra inmerso el reactor impidiendo la salida de material radioactivo, en caso de fisura en las vainas.

Tipos de reactor:

Los reactores se clasifican según la velocidad de los neutrones producidos por la fisión en Reactores Rápidos Y Reactores Térmicos.

- Reactores Rápidos: Este tipo de reactor no utiliza moderador, por esta razón la velocidad de los neutrones no es controlada, emplea como combustible óxido de uranio o uranio y plutonio, refrigerado normalmente en sodio, su característica principal es la producción de plutonio el cual se puede utilizar como combustible en reactores rápidos o en térmicos.

- Reactores Térmicos: Los reactores de esta clase se dividen según el tipo de combustible y refrigerante utilizados en:
Reactor de agua a presión (PWR): En este tipo de reactor se utiliza como refrigerante y moderador agua ligera y como combustible el oxido de uranio; el refrigerante circula a una presión que no permite que el agua alcance el punto de ebullición, y así ser enviada al generador de vapor.
Reactor de agua en ebullición (BWR): Este tipo de reactor utiliza elementos similares al (PWR), pero el refrigerante circula a menor presión lo que hace que el agua alcance el punto de ebullición y parte de esta se convierta en vapor, este es procesado para minimizar la cantidad de humedad que pueda contener y finalmente enviarlo a la turbina.
Reactor de agua pesada (HWR): En esta clase de reactores el combustible utilizado es el uranio, se emplea agua pesada como moderador y el refrigerante puede ser agua pesada a presión o en ebullición.
Reactor de grafito-gas. Esta clase de reactores utilizan grafito como moderador y como refrigerante dióxido de carbono, estos se dividen en dos tipos los (AGR) llamados avanzados en gas que emplean el óxido de uranio como combustible y los (HTGR) reactores de alta temperatura en los que el combustible es una mezcla de torio con uranio y el refrigerante utilizado es helio.
Reactor de agua en ebullición (RBMK), Llamados reactores de canales de alta potencia, su función principal es la elaboración de plutonio, el combustible utilizado es el uranio, es moderado con grafito y refrigerado en agua.
Presionador
Es un dispositivo ubicado entre el reactor y el generador de vapor utilizado en algunos tipos de reactores, su función es mantener la presión del refrigerante en un punto determinado para evitar o conseguir según sea el caso que el agua alcance el punto de ebullición.

Generador de Vapor:
Es un recipiente que contiene agua proveniente del condensador, en ella se encuentra sumergido un ducto por el cual circula agua caliente desde el reactor, cuando entra en contacto con el agua almacenada le transfiere calor convirtiendo parte de esta en vapor para ser enviado a la turbina, el agua que circula por los ductos vuelve al reactor para elevar de nuevo su temperatura y reiniciar el proceso.

Contención:
Es una estructura esférica en acero apoyada en una cimentación de hormigón en la cual se encuentran alojados el reactor, presionador y el generador de vapor.

Edificio Del Anillo Del Reactor:
Es una estructura en hormigón de forma cilíndrica con un domo en la parte superior que recubre la contención y brinda blindaje biológico.

CIRCUITO SECUNDARIO

Este circuito, esta conformado por La Turbina, El Condensador Y El Generador De Energía Eléctrica, y se encarga de convertir la energía térmica en energía mecánica y esta en energía eléctrica.

El vapor producido en el generador es enviado al condensador a través de la turbina, en ella se produce el movimiento de las aspas que se encuentran ubicadas en su eje el cual se halla acoplado al generador de energía eléctrica; el vapor que llega al condensador es convertido en agua que regresa al generador de vapor para reiniciar el ciclo.

Turbina:
Las turbinas están conformadas por boquillas en las cuales circula el vapor a alta presión que viene del reactor disminuyendo su temperatura y aumentando su energía cinética; esta presión es llevada a las aspas que deben su movimiento a la velocidad adquirida por el vapor al pasar por las boquillas.

La turbina consta de tres cuerpos, de alta, media y baja presión, los cuales están condicionados al tamaño de las aspas y diámetro del tambor donde a menor presión del vapor mayor longitud y diámetro.

Las aspas se encuentran montadas sobre un tambor cuyo centro es atravesado por un eje que conecta la turbina con el generador, los componentes de la turbina se encuentran recubiertos por una carcaza encargada de mantener el vapor dentro de ella; además de estar provista de sistemas de control y lubricación.

Condensador:
En el condensador se realiza un intercambio de temperatura del vapor que viene de la turbina, el cual pasa por tubos que se encuentran sumergidos en agua fría, convirtiéndolo en agua que será inyectada nuevamente al generador de vapor.

Generador de Energía Eléctrica:
El generador es el que efectúa la transformación de energía mecánica en eléctrica.

CIRCUITO DE REFRIGERACION

La función principal de este circuito es mantener la circulación constante de agua fría por el condensador para que este pueda transformar el vapor (que sale de la turbina) en agua, que es reenviada al generador de vapor y reiniciar el ciclo.

El circuito de refrigeración básico esta conformado por ductos que conducen agua a elevada temperatura del condensador a las dos torres de refrigeración en donde se reduce la temperatura del agua y se evacua el vapor generado por el choque de agua caliente con la corriente de aire que circula en forma ascendente por ellas; un ducto expulsa agua de las torres hacia un río y el agua refrigerada es conducida a los condensadores para continuar con el ciclo. Otro ducto toma agua de una fuente externa (río, lago, mar) para reemplazar el agua evaporada por las torres y la expulsada. Para elevar agua del río y enviarla de las torres al condensador se emplean bombas de impulsión.