US

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Definició de central nuclear

Una central nuclear és una instal·lació per l'obtenció d'energia elèctrica utilitzant energia nuclear.

El seu funcionament és semblant al d'una central tèrmica. La diferència està en que la font d'energia d'una central nuclear prové de la fissió nuclear de determinats àtoms mentre que en una central tèrmica la font de calor (energia tèrmica) prové de la combustió d'un o mès combustibles fòssils (carbógas naturalfuel..). Igual que en una central tèrmica convencional la calor s'utilitza per generar vapor d'aigua que impulsa una turbina de vapor connectada a un generador que produeix electricitat.

Lenergia térmica que utilitza la central nuclear per a generar energia elèctrica es generada per un reactor nuclear. Dins del reactor nuclear es produeixen reaccions en cadena de fissió nuclear controlada d'urani natural o bé d'urani enriquit amb una proporció de l'isòtop urani-235 més alta que la que té l'urani natural. Generalment el combustible nuclear emprat és òxid d'urani.

A més del reactor, una central nuclear consta sempre d'una turbina de vapor, un alternador, dos o tres circuits -primari, secundari i terciari- i una o diverses torres de refrigeració del fluid condensador, que sol ser aigua. L'eficiència total és d'entre el 30% i el 40%.

Se sol considerar el temps de vida de funcionament d'una central nuclear en uns trenta anys. El principal  problema que presenten és que no se sap què fer amb els residus nuclears que generen.

Funcionament bàsic d'una central nuclear

Esquema de funcionamiento de una central nuclearEn una central nuclear, l'energia s'extreu del nucli d'àtoms per mitjà de la seva divisió (fissió nuclear), ja que en trencar-se desprenen l'energia d'enllaç a l'interior de l'àtom que unia les partícules separades. La fissió nuclear és provocada de manera artificial i controlada. En aquesta, a un àtom d'un element químic de grans dimensions se li dispara un neutró, una petita partícula a una certa velocitat, que trenca l'àtom (trencant el seu nucli, format per neutrons i protons enllaçats entre ells per enllaços molt energètics) en una reacció nuclear exotèrmica, es a dir que es desprèn energia en forma de calor (energia tèrmica).

Per tal que l'energia obtinguda sigui més gran que l'energia utilizada, cal que les reaccions nuclears siguin reaccions en cadena. Així, encara que es necessiti molta energia per a posar en marxa la reacció nuclear en cadena. Un cop la reacció ja està iniciada no es necessita tanta energia per a mantenir-la, i arriba un moment en el qual l'energia obtinguda és superior a l'energia utilitzada. Per aconseguir això cal que l'element químic gran (en diem pesant, amb una elevada massa atòmica) sigui, a més, radioactiu. L'element que se sol utilitzar és un isòtop poc freqüent de l'urani.

Això es fa al reactor nuclear, on també es fan passar tubs amb un fluid anomenat refrigerant, que s'encarrega de transportar la calor ('energia tèrmica) extreta de l'urani a fora del dipòsit, refredant-lo. Amb aquesta calor s'escalfa aigua fins que bull, i 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. Llavors, el generador elèctric (o alternador) transforma aquesta energia mecànica en energia elèctrica (o electricitat).

Aquest procés s'explica mès detalladament en l'apartat: funcionament d'una central nuclear.

Reactor nuclear

Reactor nuclearUn reactor nuclear és un dispositiu que produeix calor (energia calorífica o energia tèrmica), a base d'alliberar-la del nucli d'àtoms en ser trencats (fissionats) en ser bombardejats amb neutrons. En trencar-se cada nucli en dos fragments de fissió, a més d'alliberar calor, també emet neutrons, que trencaran altres nuclis en una reacció en cadena. En un reactor la refrigeració i la seguretat són molt importants.

Al món existeixen diferents tipus de reactors nuclears, tots de fissió, a les diferents centrals nuclears. L'ONU els classifica de la següent manera:

  • Reactor d'aigua pressuritzada (PWR i VVER). Fan servir aigua a alta pressió per a produir vapor als generadors de vapor. Tenen tres circuits.
  • Reactor d'aigua bullent (BWR): El segon més comú al món. L'aigua bull, generant vapor directament al nucli del reactor. Tenen només dos circuits.
  • Reactor d'aigua pesant pressuritzada (PHWR): Fa servir aigua pesant a alta pressió com a moderador de neutrons i com a refrigerant.
  • Reactor de gas (GCR: AGR i Magnox): Fan servir grafit com a moderador dels neutrons i diòxid de carboni en estat gasós com a refrigerant.
  • Reactor moderat per grafit i refrigerat per aigua lleugera (LGR i RBMK): Models d'origen rus. L'"aigua lleugera" és aigua normal.
  • 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.
valoración: 3.4 - votos 11

Última revisió: 1 de febrer de 2016

Tornar