Menu

Reactors nuclears d'aigua a pressió

Reactors nuclears d'aigua a pressió

El reactor nuclear d'aigua a pressió és el tipus de reactor nuclear més utilitzat mundialment en les centrals nuclears de generació d'electricitat. En l'actualitat, existeixen més de 230 reactors nuclears al món fabricats amb el sistema d'aigua a pressió. També es coneix per les sigles en anglès PWR (Pressurized Water Reactor). La seva característica principal és l'ús d'aigua sotmesa a alta pressió en el circuit primari per evitar que entri en ebullició.

Dins de l'enginyeria naval el reactor nuclear d'aigua a pressió (PWR) és àmpliament usat. En realitat, aquest model es va dissenyar originalment per a ser utilitzat en un submarí nuclear.

Els reactors d'aigua a pressió utilitzen urani enriquit com a combustible nuclear.

Funcionament del reactor nuclear d'aigua a pressió (PWR)

El funcionament dels reactors nuclears d'aigua a pressió (PWR) es pot dividir en 4 passos principals.

  • El nucli del reactor que es troba dins del vas del reactor genera la calor.
  • L'aigua a alta pressió del circuit primari transport aquesta energia tèrmica a un generador de vapor.
  • Dins el generador de vapor, la calor que prové del circuit primari converteix en vapor l'aigua del circuit secundari.
  • El vapor generat acciona una turbina que produeix electricitat.
  • Durant aquests quatre punts, el reactor nuclear d'aigua a pressió ha convertit l'energia nuclear del combustible nuclear en energia elèctrica. A partir d'aquí, el cicle torna a començar: el vapor residual es torna a convertir en aigua líquida a través d'un condensador. Aquest condensador posa en contacte tèrmic al circuit secundari amb un circuit terciari pel qual circula aigua freda de l'exterior (aigua de mar, rius, llacs, etc.). Un cop convertit en aigua líquida torna al generador de vapor impulsada per una sèrie de bombes d'aigua.

    El nucli del reactor conté barres de combustible nuclear que han de ser refrigerades. La refrigeració del nucli del reactor es realitza mitjançant aigua que circula gràcies a un conjunt de bombes d'aigua. Les bombes d'aigua encarregades de la refrigeració del nucli del reactor nuclear funcionen amb electricitat de la xarxa elèctrica. En cas de fallada de la xarxa elèctrica, s'activa un mecanisme alternatiu de per alimentar-los mitjançant motors tèrmics dièsel, generadors dièsel.

    L'intercanvi de calor entre el circuit primari i el secundari s'ha de fer sense que l'aigua es barregi. Aquesta barreja s'ha d'evitar a causa de que l'aigua del circuit primari és radioactiva.

    Central nuclear - Reactor nuclear d'aigua a pressió

    Refrigerant dels reactors PWR

    Per refrigerar els reactors d'aigua a pressió (reactors tipus PWR) s'utilitza aigua ordinària. En l'àmbit de l'enginyeria nuclear se l'anomena aigua lleugera. L'aigua pot arribar a temperatures de fins a 315ºC. L'aigua roman fonamentalment en fase líquida (si bé hi ha ebullició nucleada a la zona del nucli) a causa de l'alta pressió a la qual funciona el circuit primari.

    En el circuit primari del reactor l'aigua treballa sotmesa a una pressió d'al voltant de 16MPa.

    Moderador nuclear en els reactors nuclears d'aigua a pressió

    Les reaccions de fissió nuclear que es produeixen dins el nucli de reactor generen neutrons ràpids. Igual que tots els reactors tèrmics, el reactor nuclear d'aigua a pressió (PWR) requereix que els neutrons ràpids perdin velocitat per poder mantenir la reacció en cadena.

    L'encarregat que els neutrons perdin velocitat és el moderador nuclear. En els reactors nuclears PWR l'aigua que es fa servir com a refrigerant, també actua com a material moderador de neutrons. Atès que la massa de nuclis d'hidrogen que es troben en una molècula d'aigua és semblant (en realitat és una mica més gran) a la massa d'un neutró, els neutrons van perdent velocitat a mesura que xoquen amb les molècules d'aigua.

    A major densitat de l'aigua major poder de moderació. En augmentar la densitat d'aigua hi ha més molècules d'aigua amb les que poden xocar els neutrons ràpids. Aquesta característica resulta molt important a nivell de seguretat: en cas d'un increment en la temperatura de l'moderador (de l'aigua), la seva densitat disminueix, reduint l'efecte de moderació. Si es perd moderació dels seguiran sent ràpids i serà més difícil que generin més reaccions de fissió. Aquest efecte fa que els reactors PWR siguin molt estables.

    valoración: 3 - votos 1

    Referències

    Última revisió: 16 de juny de 2017