Central nuclear d'Isar, Alemanya

Què és una central nuclear?

Què és una central nuclear?

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

El seu funcionament és similar al d'una central tèrmica o el d'una planta solar termoelèctrica: a partir d'una font d'energia s'utilitza la termodinàmica per obtenir calor, amb la calor vapor i amb el vapor accionar una turbina que generarà electricitat.

La diferència entre els diferents tipus d'instal·lacions elèctriques està en que la font d'energia: una central nuclear aprofita la calor alliberada en les reaccions de fissió nuclear de determinats àtoms, en una central tèrmica la font de calor (energia tèrmica) prové de la combustió d'un o més combustibles fòssils (carbó, gas natural, fuel ..). Finalment en les plantes solars termoelèctriques, la font d'energia és la radiación solar.

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.

L'energia tèrmica que utilitza la central nuclear per generar energia elèctrica és generada per un reactor nuclear. Dins del reactor es produeixen, de forma controlada, reaccions de fissió en cadena. L'element que es fissiona, el combustible nuclear, és urani natural o d'urani enriquit. L'urani enriquit és l'urani natural amb una proporció de l'isòtop urani-235 més alta.

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 a uns trenta anys. El principal problema que presenten és la gestió dels residus nuclears que generen.

Funcionament bàsic d'una central nuclear

Esquema de Funcionament d'una central nuclear En una central nuclear, l'energia s'extreu del nucli d'àtoms per mitjà de la seva divisió (fissió nuclear). Els àtoms tenen uns enllaços interns que uneixen les seves subpartícules (electrons, nutrones i protons). En dividir-, aquests enllaços es trenquen i desprenen l'energia interna 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) a una reacció nuclear exotèrmica, és a dir que es desprèn energia en forma de calor (energia tèrmica).

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. Per aconseguir això és necessari que l'element químic gran (anomenem pesat, amb una elevada massa atòmica) sigui, a més, radioactiu. L'element que se sol utilitzar és un isòtop poc freqüent de l'urani.

Les reaccions en cadena tenen lloc al nucli del reactor nuclear. Posteriorment un circuit de tubs pels quals circula un fluid anomenat refrigerant s'encarregarà de transportar la calor (energia tèrmica) fora del dipòsit refredant.

Accionament de les turbines de la central nuclear

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) extret de l'urani fora del dipòsit, refredant. Amb aquesta calor s'escalfa aigua fins que bull, el que genera vapor d'aigua a una pressió molt elevada. Coon 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 (o alternador), el que ens permet transformar l'energia mecànica en energia elèctrica (o electricitat).

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

Reactor nuclear

reactor nuclearEl reactor nuclear és el lloc on es generen les reaccions de fissió nuclear. En definitiva es tracta d'un dispositiu que produeix calor (energia calorífica o energia tèrmica).

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.

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:

  • Reactor d'aigua presurizada (PWR i VVER). Utilitzen aigua a alta pressió per produir vapor als generadors de vapor. Tenen tres circuits.
  • Reactor d'aigua bullint (BWR): El segon més comú en el món. L'aigua bull, generant vapor directament en el nucli del reactor. Tenen només dos circuits.
  • Reactor d'aigua pesada pressuritzada (PHWR): Utilitza aigua pesada a alta pressió com a moderador de neutrons i com a refrigerant.
  • Reactor de gas (GCR: AGR i Magnox): Usen 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. El "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: 3.5 - votos 12

Última revisió: 5 de abril de 2017

Tornar