Centrales Nucleares de Fisión: Funcionamiento y Componentes Clave

¿Qué es una Central Termoeléctrica Nuclear de Fisión?

Una central termoeléctrica nuclear es una instalación que aprovecha el calor obtenido en las reacciones de fisión nuclear para producir energía eléctrica.

Funcionamiento de una Central Nuclear

Una central nuclear posee un reactor donde se inicia y mantiene una reacción en cadena de fisión nuclear. El calor generado se utiliza para convertir en vapor a alta temperatura un líquido (generalmente agua ligera o pesada) que circula por una serie de conductos.

Este vapor, al igual que en una central termoeléctrica clásica, es empleado para accionar un grupo turbina-alternador y producir así energía eléctrica. Finalmente, ese vapor es enfriado en un condensador, que utiliza como refrigerante agua de río o de mar, permitiendo que el agua vuelva a entrar en el reactor.

Eficiencia Energética

Como referencia, 1 kg de material fisionable posee la capacidad para producir la misma energía que aproximadamente 3000 toneladas métricas de carbón.

Componentes de un Reactor Nuclear

Un reactor nuclear está formado por distintas partes, cada una de las cuales juega un papel importante en la generación de calor:

• 1. Núcleo del Reactor

  En él se encuentra el combustible, es decir, el material fisionable. Solo algunos isótopos de determinados átomos pesados, denominados núcleos fisionables, se fisionan con neutrones de cualquier energía. Se llaman núcleos fértiles a aquellos que solo se fisionan con neutrones de energía elevada, mientras que capturan los neutrones lentos, dando lugar a series radiactivas que conducen finalmente a núcleos fisionables.

• 2. Moderador

  Para aumentar la probabilidad de que los neutrones generados en el proceso sean capaces de provocar nuevas fisiones y mantener así la reacción en cadena, es necesario disminuir su velocidad. Con ese fin se introducen moderadores. Las sustancias más utilizadas son agua natural (ligera), agua pesada, carbono (grafito), etc.

• 3. Barras de Control

  Dado que en cada fisión se producen 2 o 3 nuevos neutrones, es necesario disponer de algún sistema que evite que la reacción en cadena progrese de forma incontrolada, lo que podría provocar una explosión nuclear. Se utilizan unas barras de control hechas de un material que absorbe neutrones (generalmente Cadmio, Cd) que se introducen o extraen del núcleo según se desee controlar la reacción. Representan, además, un sistema de seguridad capaz de detener una reacción en cadena descontrolada.

• 4. Refrigerante

  Para extraer el calor producido en la reacción de fisión del núcleo, se utilizan fluidos refrigerantes. Entre los más comunes destacan el agua (ligera o pesada), gases (CO₂, He), metales líquidos, aire, etc.

• 5. Blindaje

  Es fundamental disponer de un buen blindaje para impedir la fuga de radiación al exterior. Para ello, se construyen gruesos muros de hormigón que también contienen agua y plomo.