Una central nuclear és una central tèrmica en la que la font d'energia és l'energia nuclear.
El seu funcionament és similar a qualsevol altra central tèrmica: a partir d'una font d'energia es genera energia tèrmica. Amb l'energia tèrmica generada es genera vapor. Amb el vapor es genera electricitat.
La diferència entre els diferents tipus d'instal·lacions elèctriques està en la font d'energia: una central nuclear aprofita la calor alliberada en les reaccions de fissió nuclear de determinats àtoms (els trenca).
Les reaccions nuclears es realitzen al reactor nuclear. Dins del reactor es produeixen, de forma controlada, reaccions de fissió en cadena. L'element que es fissiona es diu combustible nuclear. Normalment s'utilitza urani perquè és un element molt inestable i fàcil de trencar.
L'eficiència energètica total d'una planta nuclear és d'entre el 30% i el 40%.
Se sol considerar que el temps de vida de funcionament d'una central nuclear es d'uns trenta anys. El principal problema que presenten és la gestió dels residus nuclears que generen.
Per a què serveix una central nuclear?
La funció d'una central nuclear és convertir l'energia continguda en els àtoms en electricitat.
Aquest tipus de central elèctrica aprofita l'energia continguda en els àtoms del combustible nuclear. La conversió s'aconsegueix a partir el nucli d'un d'aquests àtoms alliberant una gran quantitat d' energia calorífica.
Amb l'energia calorífica es pot obtenir energia elèctrica mitjançant un procés similar a el de qualsevol altre tipus de central termoelèctrica. A l'igual que en una central tèrmica convencional la calor s'utilitza per a generar vapor d'aigua que impulsa una turbina de vapor connectada a un generador que produeix electricitat.
Com funciona una planta nuclear?
En una central nuclear, l'energia s'extreu del ucli d'àtoms per mitjà de la seva divisió (fissió nuclear). Els àtoms tenen uns enllaços interns que uneixen les seves subpartícules ( electrons, neutrons i protons). A l'dividir-se, aquests enllaços es trenquen i desprenen l'energia interna d'enllaç de l'interior de l'àtom que unia les partícules separades.
Reaccions nuclears en cadena
Perquè l'energia obtinguda sigui més gran que l'energia utilitzada, cal que les reaccions nuclears siguin reaccions en cadena. Així, encara que es necessiti molta energia per posar en marxa la reacció nuclear en cadena, un cop la reacció ja està iniciada no es necessita tanta energia per mantenir-la, i arriba un moment en què l'energia obtinguda és superior a l'energia utilitzada.
Les reaccions en cadena tenen lloc en el nucli del eactor nuclear. Posteriorment, un circuit de tubs pels quals circula un fluid anomenat refrigerant s'encarregarà de transportar la calor generada fora del ipòsit refredant. Aquest circuit es diu circuit primari.
Accionament de les turbines de la central nuclear
Amb la calor obtingut de les reaccions nuclears s'escalfa aigua fins que bull; l'aigua es converteix en vapor a una pressió molt elevada. Amb el vapor d'aigua a pressió es fan moure les aspes d'una turbina. D'aquesta manera hem transformat l'energia tèrmica en energia mecànica. La turbina va connectés a un generador elèctric. El generador s'encarrega de transformar l'energia mecànica en energia elèctrica.
La planta està connectada a la xarxa elèctrica on s'injecta l'energia generada.
Què és i per a què serveix el reactor nuclear?
En el reactor de la central s'inicia la reacció en cadena bombardejant un àtom amb un neutró. Un cop iniciada la reacció es pot controlar en el mateix reactor mitjançant les barres de control i el moderador de neutrons.
És la part més sensible de la planta nuclear causa de l'alta concentració de material radioactiu. Per això, es troba altament protegit per evitar un possible accident nuclear.
Tipus de reactors nuclears
Hi ha diferents tipus de reactors nuclears, tots de fissió, a les diferents centrals nuclears. L'ONU els classifica de la següent manera:
El reactor d'aigua a pressió (PWR i VVER). Utilitzen aigua a alta pressió per produir vapor als generadors de vapor. Tenen tres circuits.
El reactor d'aigua en ebullició (BWR): El segon més comú en el món. L'aigua bull, generant vapor directament al nucli del eactor. Tenen només dos circuits.
El reactor d'aigua pesada a pressió (PHWR): Utilitza aigua pesada a alta pressió com a moderador de neutrons i com a refrigerant.
El reactor refrigerat per gas (GCR: AGR i Magnox): Usen grafit com a moderador dels neutrons i diòxid de carboni en estat gasós com a refrigerant.
El reactor moderat per grafit i refrigerat per aigua lleugera (LGR i RBMK): Models d'origen rus. El "aigua lleugera" és aigua normal.
El reactor ràpid (LBR, o LMFBR): No desaccelera els neutrons de la reacció en cadena i refrigera amb sodi líquid. Estan en fase de prototip i d'investigació.
