El reactor d'aigua presurizada és un tipus de reactor nuclear. La característica principal d'aquest tipus de reactor és l'ús d'aigua sotmesa a alta pressió en el circuit primari per evitar que entri en ebullició.
Actualment 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 aquest sistema.
També es coneix per reactor d'aigua a pressió o per les sigles en anglès PWR (Pressurized Water Reactor).
El reactor PWR s'utilitza amb freqüència en l'enginyeria naval. 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.
Juntament amb els reactors d'aigua en ebullició (BWR), el reactor d'aigua presurizada es classifica com un reactor d'aigua lleugera.
Com funciona un reactor d'aigua presurizada (PWR)?
El reactor d'aigua presurizada (PWR) funciona mitjançant 4 passos:
-
El nucli del reactor que es troba dins del vas del reactor genera calor mitjançant reaccions de fissió.
-
L'aigua a alta pressió del circuit primari transporta 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 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.
El condensador posa en contacte tèrmic el 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.
{youtube:MSFgmLW1Crw}
El nucli del reactor i les reaccions nuclears
El nucli del reactor conté les barres de combustible nuclear. Dins el reactor es generen les reaccions nuclears que generen una gran quantitat d'energia tèrmica.
Per raons de seguretat, el reactor d'aigua a pressió PWR no pot sobrepassar una certa temperatura per evitar la seva pròpia fusió. Per tant, les barres de combustible s'han de refrigerar.
La refrigeració es realitza mitjançant aigua que circula gràcies a un conjunt de bombes d'aigua.
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 degut que l'aigua del circuit primari és radioactiva.
Refrigerant dels reactors d'aigua pressuritzada
Per refrigerar els reactors d'aigua a pressió es fa servir aigua ordinària. En l'àmbit de l'enginyeria nuclear se l'anomena aigua lleugera. L'aigua pot arribar a temperatures de fins a 315 graus Celsius. L'aigua roman en fase líquida a causa de l'alta pressió (al voltant de 16 megapascals) a la qual funciona el circuit primari.
Moderador nuclear en els reactors nuclears d'aigua a pressió
Les reaccions de fissió nuclear es produeixen quan un neutró xoca amb un àtom de combustible. A cada reacció s'alliberen un o dos neutrons ràpids.
El reactor d'aigua a pressió requereix que els neutrons ràpids perdin velocitat per poder generar més reaccions.
El moderador és l'encarregat que els neutrons perdin velocitat. En els reactors PWR l'aigua que es fa servir com a refrigerant, també actua com a moderador de neutrons.