El principal uso que se le da actualmente a la energía nuclear es el de la generación de energía eléctrica. Las centrales nucleares son las instalaciones encargadas de este proceso.
Prácticamente todas las centrales nucleares en producción utilizan la fisión nuclear ya que la fusión nuclear actualmente es inviable a pesar de estar en proceso de desarrollo.
El funcionamiento de una central nuclear es idéntico al de una central térmica que funcione con carbón, petróleo o gas excepto en la forma de proporcionar energía calorífica (calor) en el agua para convertirla en vapor. En el caso de los reactores nucleares este calor se obtiene mediante las reacciones de fisión nuclear de los átomos del combustible nuclear, mientras que en las otras centrales térmicas se obtiene energía térmica mediante la quema de uno o varios combustibles fósiles.
A nivel mundial el 90% de los reactores nucleares de potencia, es decir, los reactores destinados a la producción de energía eléctrica son reactores de agua ligera (en las versiones de agua a presión o de agua en ebullición). En ingeniería nuclear se denomina agua ligera al agua corriente
Para hacer funcionar una central nuclear se dispone de una gran variedad de tipos de reactores nucleares. Sin embargo, todos los tipos de reactores nucleares tienen un mismo objetivo: utilizar el calor de las reacciones de fisión nuclear para accionar las turbinas que van a generar electricidad.
De todos los tipos de reactores nucleares destacan dos: el reactor nuclear de agua a presión (PWT) y el reactor nuclear de agua en ebullición (BWR). El reactor de agua a presión es el más utilizado en el mundo y el que vamos a explicar simplificadamente a continuación.
Funcionamiento de una central nuclear de agua a presión
El principio básico del funcionamiento de una central nuclear con un reactor de agua a presión se puede simplificar en estos 4 pasos:
- Obtención de energía térmica mediante la fisión nuclear del núcleo de los átomos (núcleo atómico) del combustible nuclear.
- Generar vapor de agua mediante la energía térmica obtenida anteriormente en el generador de calor.
- Accionar un conjunto de turbinas mediante el vapor de agua obtenido.
- Aprovechar la energía mecánica de las turbinas para accionar un generador eléctrico. Este generador eléctrico generará electricidad.
Desde un punto de vista físico se observan varios cambios de energía: inicialmente tenemos energía nuclear (la que mantiene los núcleos de los átomos cohesionados), posteriormente, al romperse se convierte en energía térmica. Parte de la energía térmica se convierte en energía interna del agua al convertirse en vapor según los principios de la termodinámica. La energía interna y la energía calorífica del agua se transforman en energía cinética al accionar la turbina. Finalmente, el generador convierte la energía cinética en energía eléctrica.
El encargado de convertir la energía nuclear en energía térmica es el reactor nuclear. Él es el encargado de provocar y controlar estas fisiones atómicas que generarán una gran cantidad de energía calorífica (calor). Con este calor se calienta agua para convertirla en vapor a alta presión y temperatura.
El agua transformada en vapor a alta temperatura sale del edificio de contención debido a la otra 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 sale de la turbina, aunque ha perdido energía calorífica sigue estando en estado gaseoso y muy caliente, por lo que hay refrigerar antes de volverlo a introducir en el circuito. Al salir de la turbina se dirige a un depósito de condensación donde estará en contacto térmico con unas 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.
De ahí que 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 está intercambio de calor.
Fuente: www.energia-nuclear.net
