Turbina d'una central nuclear

Central nuclear d'Cattenon,
França

Funcionament d'una central nuclear

Funcionament d'una central nuclear

El principal ús que se li dóna actualment a l'energia nuclear és el de la generació d'energia elèctrica. Les centrals nuclears són les instal·lacions encarregades d'aquest procés.

Pràcticament totes les centrals nuclears en producció utilitzen la fissió nuclear ja que la fusió nuclear actualment és inviable tot i estar en procés de desenvolupament.

El funcionament d'una central nuclear és idèntic al d'una central tèrmica que funcioni amb combustibles fòsils com el carbó, el petroli o el gas natural excepte en la forma de proporcionar energia calorífica (calor) en l'aigua per convertir-la en vapor. En el cas dels reactors nuclears aquesta calor s'obté mitjançant les reaccions de fissió nuclear dels àtoms del combustible nuclear (generalment urani), mentre que a les altres centrals tèrmiques s'obté energia tèrmica mitjançant la crema d'un o diversos combustibles fòssils.

A nivell mundial el 90% dels reactors nuclears de potència, és a dir, els reactors destinats a la producció d'energia elèctrica són reactors d'aigua lleugera (en les versions d'aigua a pressió o d'aigua en ebullició). En enginyeria nuclear es denomina aigua lleugera a l'aigua corrent.

Per fer funcionar una central nuclear es disposa d'una gran varietat de tipus de reactors nuclears. No obstant això, tots els tipus de reactors nuclears tenen un mateix objectiu: utilitzar la calor de les reaccions de fissió nuclear per accionar les turbines que generaran electricitat.

De tots els tipus de reactors nuclears en destaquen dos: el reactor nuclear d'aigua a pressió (PWT) i el reactor nuclear d'aigua en ebullició (BWR). El reactor d'aigua a pressió és el més utilitzat a tot el món i és el que explicarem simplificadament a continuació.

Funcionament d'una central nuclear d'aigua a pressió

Esquema de funcionament d'una central nuclear

El principi bàsic del funcionament d'una central nuclear amb un reactor d'aigua a pressió es pot simplificar en aquests 4 passos:

  1. Obtenció d'energia tèrmica mitjançant la fissió nuclear del nucli dels àtoms (nucli atòmic) del combustible nuclear.
  2. Generar vapor d'aigua mitjançant l'energia tèrmica obtinguda anteriorment en el generador de calor.
  3. Accionar un conjunt de turbines mitjançant el vapor d'aigua obtingut.
  4. Aprofitar l'energia mecànica de les turbines per accionar un generador elèctric. Aquest generador elèctric generarà electricitat.

Des d'un punt de vista físic s'observen diversos canvis d'energia: inicialment tenim energia nuclear (la qual manté els nuclis dels àtoms cohesionats), posteriorment, en trencar-se convertís en energia tèrmica. Part de l'energia tèrmica es converteix en energia interna de l'aigua a convertir-se en vapor segons els principis de la termodinàmica. L'energia interna i l'energia calorífica de l'aigua es transformen en energia cinètica en accionar la turbina. Finalment, el generador converteix l'energia cinètica en energia elèctrica.

Nucli del reactor

L'encarregat de convertir l'energia nuclear en energia tèrmica és el reactor nuclear. Ell és l'encarregat de provocar i controlar aquestes fissions atòmiques que generaran una gran quantitat d'energia calorífica (calor). Amb aquesta calor s'escalfa aigua per convertir-la en vapor a una altra pressió i temperatura.

Generació d'electricitat

L'aigua transformada en vapor a alta temperatura surt de l'edifici de contenció a causa de l'altra pressió a què està sotmès fins arribar a la turbina i fer-la girar. En aquest moment part de l'energia calorífica del vapor es transforma en energia cinètica. Aquesta turbina està connectada a un generador elèctric mitjançant el qual es transformarà l'energia cinètica en energia elèctrica.

Central nuclear Ascó

D'altra banda, el vapor d'aigua que surt de la turbina, encara que ha perdut energia calorífica segueix estant en estat gasós i molt calent, pel que cal refrigerar abans de tornar-lo a introduir en el circuit. En sortir de la turbina es dirigeix a un dipòsit de condensació on estarà en contacte tèrmic amb unes canonades d'aigua freda. El vapor d'aigua es torna líquid, i mitjançant una bomba es redirigeix novament al reactor nuclear per tornar a repetir el cicle.

Per aquest motiu les centrals nuclears sempre estan instal·lades prop d'una font abundant d'aigua freda (mar, riu, llac), per aprofitar aquesta aigua al dipòsit de condensació. La columna de fum blanc que es pot veure sortint de determinades centrals és el vapor d'aigua que es provoca quan s'està intercanvi de calor.

valoración: 3.6 - votos 28

Referències

Última revisió: 28 de juny de 2017