Menu

Quins són els tipus de reactors nuclears?

Els reactors nuclears formen part de les centrals nuclears. El propòsit d'un reactor és obtenir energia a partir de l'energia nuclear.

Quins són els tipus de reactors nuclears?

L'ús més habitual d'aquest tipus de reactors és la producció d'energia elèctrica. En els reactors nuclears es generen reaccions en cadena de fissió (divisió d' àtoms d'urani) per produir energia tèrmica. La resta de la central nuclear s'encarregarà d'utilitzar aquesta energia per convertir-la en electricitat.

Les diferències entre els diferents tipus de centrals nuclears de potència es basen en la manera de funcionar de l'reactor nuclear que utilitzen per produir electricitat.

Els tipus de reactors nuclears més habituals són els següents:

  • Reactor d'aigua a pressió (PWR)

  • Reactor d'aigua en ebullició (BWR)

  • Reactor d'urani natural, gas i grafit (GCR)

  • Reactor avançat de gas (AGR)

  • Reactor refrigerat per gas a temperatura elevada (HTGCR)

  • Reactor nuclear d'aigua pesada (HWR)

  • Reactor reproductor ràpid (FBR)

Reactor d'aigua a pressió (PWR)

Quins són els tipus de reactors nuclears?

El reactor d'aigua a pressió és el reactor nuclear més utilitzat en el món al costat de l' reactor d'aigua en ebullició (BWR). Aquest reactor s'ha desenvolupat principalment als Estats Units, RF Alemanya, França i Japó.

El combustible nuclear utilitzat és l'urani enriquit en forma d'òxid.

El moderador i el refrigerant utilitzat pot ser aigua o grafit.

L'energia tèrmica generada pel nucli de l'reactor és transportada mitjançant l'aigua de refrigeració que circula a gran pressió fins a un intercanviador de calor. El reactor es basa en el principi que l'aigua sotmesa a grans pressions pot evaporar sense arribar a el punt d'ebullició.

En l'intercanviador el vapor es refreda i es condensa, i torna a l'reactor en estat líquid.

En l'intercanvi la calor passa a un circuit secundari d'aigua. L'aigua de l'circuit secundari es converteix en vapor a alta pressió que s'utilitzarà per accionar les turbines de vapor. Les turbines proporcionen energia mecànica per accionar el generador elèctric i obtenir electricitat.

Reactor d'aigua en ebullició (BWR)

El reactor d'aigua en ebullició (conegut per les sigles en anglès BWR), també s'utilitza amb freqüència. Tecnològicament ha estat desenvolupat principalment, als Estats Units, Suècia i la RF Alemanya.

En aquest tipus de reactor nuclear s'utilitza aigua com a refrigerant i moderador de neutrons.

El combustible nuclear utilitzat és l'urani enriquit en forma d'òxid ja que facilita la generació de fissions nuclears.

L'energia tèrmica generada per les reaccions de fissió nuclear en cadena s'utilitza per fer bullir aigua. El vapor produït s'introdueix en una turbina que acciona un generador elèctric. El vapor que surt de la turbina passa per un condensador, on és transformat novament en aigua líquida per tornar a repetir el cicle.

Reactor d'urani natural, gas i grafit (GCR)

El reactor d'urani natural, gas i grafit és un tipus de reactor nuclear que utilitza urani natural en forma de metall com a combustible nuclear. El combustible s'introdueix en tubs d'un aliatge de magnesi anomenat Magnox.

El moderador de neutrons utilitzat és el grafit. La nevera tèrmic és gas, concretament diòxid de carboni (CO 2 ).

La tecnologia d'aquest tipus de reactor nuclear, ha estat desenvolupada principalment a França i Regne Unit.

Reactor avançat de gas (AGR)

El reactor avançat de gas (AGR) ha estat desenvolupat al Regne Unit a partir de l'reactor nuclear d'urani natural-grafit-gas.

Les principals novetats són que el combustible nuclear, en forma d'òxid d'urani enriquit, està introduït en tubs d'acer inoxidable i que vas, de formigó pretesat, conté els intercanviadors de calor al seu interior.

Reactor refrigerat per gas a temperatura elevada (HTGCR)

El reactor nuclear refrigerat per gas a temperatura elevada és una nova evolució dels reactors nuclears refrigerats per gas.

Les diferències pel que fa a l'reactor nuclear avançat de gas (AGR) són principalment tres:

  • se substitueix l'heli pel diòxid de carboni com a refrigerant,

  • s'utilitza combustible ceràmic en comptes de combustible metàl·lic

  • les temperatures de l'gas amb el qual treballa són molt més elevades.

Reactor nuclear d'aigua pesada (HWR)

El reactor nuclear d'aigua pesada és un tipus de reactor nuclear desenvolupat principalment al Canadà. Una variant d'aquest reactor és el reactor nuclear CANDU , molt popular al Canadà.

El combustible utilitzat per a l'obtenció d'energia nuclear és l'urani natural, en forma d'òxid, que s'introdueix en tubs de zirconi aliat.

La principal característica d'el reactor d'aigua pesada és l'ús d'aigua pesada com a moderador i refrigerant.

En el seu disseny més habitual, els tubs de el combustible nuclear s'introdueixen en un vas que conté el moderador. El refrigerant es manté a pressió per mantenir el seu estat líquid. El vapor es produeix en uns canviadors de calor pels quals circula l'aigua lleugera.

Reactor reproductor ràpid (FBR)

La principal característica dels reactors ràpids és que no utilitzen moderador de neutrons i que, per tant, la majoria de les fissions nuclears es produeixen per neutrons ràpids.

El nucli d'aquest tipus de reactor nuclear consta d'una zona fissionable, envoltada d'una zona fèrtil en què l'urani natural es transforma en plutoni. També pot utilitzar-se el cicle urani 233-tori.

El refrigerant és sodi líquid, el vapor es produeix en intercanviadors de calor.

De quina altra manera es poden classificar els reactors nuclears?

Els reactors nuclears es poden classificar seguint diferents criteris. Un dels criteris és el propòsit pel qual es van a utilitzar. En aquest sentit distingim següents propòsits:

  • Civils: generació d'electricitat, medicina nuclear, usos industrials, etc.

  • Militars: creació d'armament militar o com a sistema de propulsió de vehicles de guerra (submarins militars, etc.)

  • Recerca: Els reactors nuclears d'investigació que s'utilitzen per desenvolupar la tecnologia de l'energia nuclear en diferents àmbits, tant civils com militars.

Existeixen altres classificacions dels tipus de reactors nuclears depenent de l'criteri utilitzat. Entre els criteris més habituals es troben:

  • Segons el combustible nuclear utilitzat trobem els reactors nuclears d'urani natural i els reactors nuclears d'urani enriquit. Altres reactors utilitzen òxids mixtes d'urani i plutoni.

  • Segons la velocitat dels neutrons, és a dir, de la seva energia cinètica, produïdes en les reaccions nuclears de fissió: es distingeixen els reactors ràpids i els reactors tèrmics.

  • Segons el moderador utilitzat poden ser reactors nuclears d'aigua pesada, d'aigua lleugera o de grafit.

  • Segons el material utilitzat com a refrigerant: els materials més habituals són un gas (heli o anhídrid carbònic) o aigua (lleugera o pesada). Algunes vegades aquests materials, alhora, també actuen com a moderadors de neutrons. També es pot utilitzar vapor d'aigua, sals foses, aire, o metalls líquids com a refrigerant.

  • També es poden distingir els reactors nuclears pel tipus de reacció nuclear: si són reaccions de fissió o de fusió. Actualment, tots els reactors nuclears en producció són reactors nuclears de fissió. El reactor de fusió nuclear es troba en fase d'investigació i desenvolupament.

Autor:

Data de publicació: 29 de agost de 2012
Última revisió: 1 de setembre de 2021