Reactor nuclear
Un reactor nuclear , anteriormente conocido como pila atómica , es un dispositivo que se utiliza para iniciar y controlar una reacción en cadena nuclear de fisión o reacciones de fusión nuclear. Los reactores nucleares se utilizan en las centrales nucleares para la generación de electricidad y en la propulsión nuclear marina . El calor de la fisión nuclear pasa a un fluido de trabajo (agua o gas), que a su vez pasa a través de turbinas de vapor . Estos impulsan las hélices de un barco o hacen girar los ejes de los generadores eléctricos . El vapor generado por energía nuclear, en principio, se puede utilizar para calor de procesos industriales o paracalefacción urbana . Algunos reactores se utilizan para producir isótopos para uso médico e industrial , o para la producción de plutonio apto para armas . A principios de 2019, el OIEA informa que hay 454 reactores de energía nuclear y 226 reactores de investigación nuclear en funcionamiento en todo el mundo. [1] [2] [3]
Así como las centrales térmicas convencionales generan electricidad aprovechando la energía térmica liberada por la quema de combustibles fósiles , los reactores nucleares convierten la energía liberada por la fisión nuclear controlada en energía térmica para su posterior conversión a formas mecánicas o eléctricas.
Cuando un gran núcleo atómico fisible , como el uranio-235 o el plutonio-239, absorbe un neutrón, puede sufrir una fisión nuclear. El núcleo pesado se divide en dos o más núcleos más ligeros (los productos de fisión ), liberando energía cinética , radiación gamma y neutrones libres . Una parte de estos neutrones puede ser absorbida por otros átomos fisibles y desencadenar más eventos de fisión, que liberan más neutrones, etc. Esto se conoce como reacción en cadena nuclear .
Para controlar tal reacción en cadena nuclear, las barras de control que contienen venenos de neutrones y moderadores de neutrones pueden cambiar la porción de neutrones que causará más fisión. [4] Los reactores nucleares generalmente tienen sistemas automáticos y manuales para apagar la reacción de fisión si el monitoreo o la instrumentación detecta condiciones inseguras. [5]
Un kilogramo de uranio-235 (U-235) convierte mediante procesos emisiones nucleares aproximadamente tres millones de veces más energía que un kilogramo de carbón quemado convencionalmente (7,2 × 10 13 julios por kilogramo de uranio-235 frente a 2,4 × 10 7 julios por kilogramo de carbón). [6] [7] [ investigación original? ]
El refrigerante de un reactor nuclear , generalmente agua, pero a veces un gas o un metal líquido (como sodio líquido o plomo) o sal fundida , pasa por el núcleo del reactor para absorber el calor que genera. El calor se saca del reactor y luego se utiliza para generar vapor. La mayoría de los sistemas de reactores emplean un sistema de enfriamiento que está físicamente separado del agua que será hervida para producir vapor a presión para las turbinas , como el reactor de agua a presión . Sin embargo, en algunos reactores, el agua de las turbinas de vapor se hierve directamente en el núcleo del reactor ; por ejemplo, el reactor de agua hirviendo . [8]
- PWR: 277 (63,2%)
- BWR: 80 (18,3%)
- GCR: 15 (3,4%)
- PHWR: 49 (11,2%)
- LWGR: 15 (3,4%)
- RBA: 2 (0,5%)
- PWR: 257,2 (68,3%)
- BWR: 75,5 (20,1%)
- GCR: 8,2 (2,2%)
- PHWR: 24,6 (6,5%)
- LWGR: 10,2 (2,7%)
- FBR: 0,6 (0,2%)