Torres de refrigeracion
de la central nuclear de
Cofrentes
,
Espana
, expulsando vapor de agua.
Central nuclear con un
reactor de agua a presion
. (RAP, PWR en ingles)
1-
Edificio de contencion
. 2-
Torre de refrigeracion
. 3-
Reactor
. 4-
Barras de control
. 5-
Acumulador de presion
. 6-
Generador de vapor
. 7-
Combustible nuclear
. 8-
Turbina
. 9-
Generador electrico
. 10-
Transformador
. 11-
Condensador
. 12-
Vapor
. 13-
Liquido
saturado
. 14-Aire ambiente. 15-Aire
humedo
. 16-
Rio
. 17-
Circuito de refrigeracion
. 18-Circuito primario. 19-Circuito secundario. 20-Emision de aire humedo (con
vapor de agua
). 21-Bomba de vapor de agua.
Residuos que contienen material radiactivo.
Central Nuclear Atucha
en
Argentina
Una
central termica nuclear
o
planta nuclear
es una instalacion industrial empleada para la
generacion de energia electrica
a partir de
energia nuclear
. Se caracteriza por el empleo de
combustible nuclear
fisionable
que mediante
reacciones nucleares
proporciona
calor
que a su vez es empleado, a traves de un
ciclo termodinamico
convencional, para producir el movimiento de
alternadores
que transforman el
trabajo mecanico
en
energia electrica
. Estas centrales constan de uno o mas
reactores
.
El nucleo de un reactor nuclear consta de un contenedor o vasija en cuyo interior se albergan bloques de un material aislante de la radiactividad, comunmente se trata de grafito o de hormigon relleno de combustible nuclear formado por
material fisible
(
uranio-235
o
plutonio-239
). En el proceso se establece una reaccion sostenida y moderada gracias al empleo de elementos auxiliares que absorben el exceso de
neutrones
liberados manteniendo bajo control la reaccion en cadena del material radiactivo; a estos otros elementos se les denominan
moderadores
.
Rodeando al nucleo de un reactor nuclear esta el reflector cuya funcion consiste en devolver al nucleo parte de los neutrones que se fugan de la reaccion.
Las
barras de control
que se sumergen facultativamente en el reactor, sirven para moderar o acelerar el factor de multiplicacion del proceso de reaccion en cadena del circuito nuclear.
El
blindaje
especial que rodea al reactor, absorbe la
radiactividad
emitida en forma de neutrones,
radiacion gamma
,
particulas alfa
y
particulas beta
.
Un
circuito de refrigeracion
externo ayuda a extraer el exceso de calor generado.
Central nuclear Almirante Alvaro Alberto
,
Angra dos Reis
,
Brasil
Central Nuclear Laguna Verde
,
Alto Lucero de Gutierrez Barrios
,
Mexico
Las instalaciones nucleares son construcciones complejas por la escasez de tecnologias industriales empleadas y por la elevada sabiduria con la que se les dota. Las caracteristicas de la reaccion nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control.
La energia nuclear se caracteriza por producir, ademas de una gran cantidad de
energia electrica
,
residuos nucleares
que hay que albergar en depositos especializados. Por otra parte, no produce
contaminacion atmosferica
de gases derivados de la
combustion
que producen el
efecto invernadero
, ya que no precisan del empleo de
combustibles fosiles
para su operacion.
Funcionamiento
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]
Las centrales nucleares constan principalmente de cuatro partes:
El reactor nuclear es el encargado de realizar la
fision
de los atomos del
combustible nuclear
, como
uranio
, generando como residuo el
plutonio
, liberando una gran cantidad de energia calorifica por unidad de masa de combustible.
El generador de vapor es un intercambiador de calor que transmite calor del circuito primario, por el que circula el agua que se calienta en el reactor, al circuito secundario, transformando el agua en
vapor de agua
que posteriormente se expande en las turbinas de vapor, produciendo el movimiento de estas que a la vez hacen girar los generadores electricos, produciendo la
energia electrica
. Mediante un
transformador
se aumenta la
tension electrica
a la de la
red de transporte de energia electrica
.
Despues de la expansion en la turbina el vapor es
condensado
en el condensador, donde cede calor al agua fria refrigerante, que en las centrales PWR procede de las
torres de refrigeracion
. Una vez condensado, vuelve al reactor nuclear para empezar el proceso de nuevo.
Las centrales nucleares siempre estan cercanas a un suministro de agua fria, como un rio, un lago o el mar, para el
circuito de refrigeracion
, ya sea utilizando torres de refrigeracion o no.
Sistema de refrigeracion en una central nuclear
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]
El sistema de refrigeracion se encarga de que se enfrie el reactor. Funciona de la siguiente manera:
mediante un chorro de agua de 44 600 mg/s aportado por un tercer circuito semicerrado, llamado sistema de circulacion, se realiza la refrigeracion del nucleo externo. Este sistema consta de dos tubos de refrigeracion de tiro artificial, un canal de recogida de tierra y las correspondientes bombas de explosion para la refrigeracion del nucleo externo y elevacion del agua a las torres.
Seguridad
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]
Como cualquier actividad humana, una central nuclear de fision conlleva
riesgos
y beneficios. Los riesgos deben preverse y analizarse para poder ser mitigados. A todos aquellos sistemas disenados para eliminar o al menos minimizar esos riesgos se les llama sistemas de proteccion y control. En una central nuclear de uso civil se utiliza una aproximacion llamada
defensa en profundidad
. Esta aproximacion sigue un diseno de multiples barreras para alcanzar ese proposito. Una primera aproximacion a las distintas barreras utilizadas (cada una de ellas multiple), de fuera a dentro podria ser:
- Autoridad reguladora
: es el organismo encargado de velar que el resto de barreras se encuentren en perfecto funcionamiento. No debe estar vinculado a intereses politicos ni empresariales, siendo sus decisiones vinculantes.
- Normas
y procedimientos: todas las actuaciones deben regirse por procedimientos y normas escritas. Ademas se debe llevar a cabo un
control de calidad
y deben estar supervisadas por la autoridad reguladora.
- Primera barrera fisica (
sistemas pasivos
): sistemas de proteccion intrinsecos basados en las leyes de la fisica que dificultan la aparicion de fallos en el sistema del reactor. Por ejemplo el uso de sistemas disenados con
reactividad
negativa o el uso de
edificios de contencion
.
- Segunda barrera fisica (
sistemas activos
): reduccion de la frecuencia con la que pueden suceder los fallos. Se basa en la redundancia, separacion o diversidad de
sistemas de seguridad
destinados a un mismo fin. Por ejemplo las
valvulas de control
que sellan los circuitos.
- Tercera barrera fisica: sistemas que minimizan los efectos debidos a sucesos externos a la propia central. Como los amortiguadores que impiden una ruptura en caso de
sismo
.
- Barrera tecnica: todas las instalaciones se instalan en ubicaciones consideradas muy seguras (baja probabilidad de sismo o
vulcanismo
) y altamente despobladas.
- Salvaguardas tecnicas.
Ademas debe estar previsto que hacer en caso de que todos o varios de esos niveles fallaran por cualquier circunstancia. Todos los trabajadores, u otras personas que vivan en las cercanias, deben poseer la informacion y formacion necesaria. Deben existir planes de emergencia que esten plenamente operativos. Para ello es necesario que sean periodicamente probados mediante simulacros. Cada central nuclear posee dos planes de emergencia: uno interior y uno exterior, comprendiendo el plan de emergencia exterior, entre otras medidas, planes de evacuacion de la poblacion cercana por si todo lo demas fallara.
Grafica con los datos de los
sucesos notificados
al
CSN
por las centrales nucleares espanolas en el periodo 1997-2006.
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1
]
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2
]
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3
]
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4
]
Aunque los niveles de seguridad de los reactores de tercera generacion han aumentado considerablemente con respecto a las generaciones anteriores, no es esperable que varie la estrategia de defensa en profundidad. Por su parte, los disenos de los futuros
reactores de cuarta generacion
se estan centrando en que todas las barreras de seguridad sean infalibles, basandose tanto como sea posible en sistemas pasivos y minimizando los activos. Del mismo modo, probablemente la estrategia seguida sera la de defensa en profundidad.
Cuando una parte de cualquiera de esos niveles, compuestos a su vez por multiples sistemas y barreras, falla (por defecto de fabricacion, desgaste o cualquier otro motivo), se produce un aviso a los controladores que a su vez se lo comunican a los
inspectores residentes
en la central nuclear. Si los inspectores consideran que el fallo puede comprometer el nivel de seguridad en cuestion elevan el aviso al organismo regulador (en Espana el
Consejo de Seguridad Nuclear
(CSN). A estos avisos se les denomina
sucesos notificables
.
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5
]
[
6
]
En algunos casos, cuando el fallo puede hacer que algun parametro de funcionamiento de la central supere las
Especificaciones Tecnicas de Funcionamiento
(ETF) definidas en el diseno de la central (con unos margenes de seguridad), se produce un paro automatico de la reaccion en cadena llamado
SCRAM
. En otros casos la reparacion de esa parte en cuestion (una valvula, un aspersor, una compuerta,...) puede llevarse a cabo sin detener el funcionamiento de la central.
Si cualquiera de las barreras falla aumenta la probabilidad de que suceda un accidente. Si varias barreras fallan en cualquiera de los niveles, puede finalmente producirse la ruptura de ese nivel. Si varios de los niveles fallan puede producirse un accidente, que puede alcanzar diferentes grados de gravedad. Esos grados de gravedad se organizaron en la
Escala Internacional de Accidentes Nucleares
(INES) por el
Organismo Internacional de Energia Atomica
(OIEA) y la
Agencia para la Energia Nuclear
(AEN), iniciandose la escala en el 0 (sin significacion para la seguridad) y acabando en el 7 (accidente grave). El incidente (denominados asi cuando se encuentran en grado 3 o inferiores)
Vandellos I
en 1989, catalogado
a posteriori
(no existia ese ano la escala en Espana) como de grado 3 (incidente importante).
[
7
]
La ruptura de varias de estas barreras (no existia independencia con el gobierno, el diseno del reactor era de reactividad positiva, la planta no poseia edificio de contencion, no existian planes de emergencia, etc.) causo uno de los accidentes mas graves: el
accidente de Chernobil
, de nivel 7 en la INES. Por razones similares (el muro de contencion de solo 8 metros de altura a pesar de saberse de la presencia de
tsunamis
de tamano mayor a 38 metros y la localizacion de varios sistemas criticos en lugares facilmente inundables) ocurrio otro accidente grave de magnitud 7: El
accidente nuclear de Fukushima I
.
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8
]
Tipos de centrales nucleares
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]
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Se ha sugerido que este articulo o seccion sea
fusionado
en ≪
Reactor nuclear
≫.
Motivo
: los argumentos estan expuestos en la
pagina de discusion
.
Una vez que hayas realizado la fusion de contenidos, pide la fusion de historiales
aqui
.
Este aviso fue puesto el 15 de diciembre de 2022.
|
Existen muchos tipos de centrales nucleares cada una con sus propias ventajas e inconvenientes.
En la actualidad, todas ellas estan basadas en la
fision nuclear
.
Existen
reactores
basados en la
fusion nuclear
, pero en instalaciones experimentales cuyo objetivo no es la produccion de energia electrica, al contrario que una central nuclear.
Las centrales de fision se caracterizan fundamentalmente segun el tipo de reactor nuclear que tienen instalado y se dividen en dos grandes grupos: por un lado los reactores termicos y por otro los rapidos. La diferencia principal entre estos dos tipos de reactores es que los primeros presentan
moderador nuclear
y los ultimos no. Los reactores termicos (los mas utilizados en la actualidad) necesitan para su correcto funcionamiento que los neutrones emitidos en la fision, de muy alta energia, sean frenados por una sustancia a la que se llama moderador, cuya funcion es precisamente esa. Los reactores rapidos (de muy alta importancia en la generacion III+ y IV) sin embargo no precisan de este material ya que trabajan directamente con los neutrones de elevada energia sin una previa moderacion.
Los reactores termicos se clasifican segun el tipo de moderador que utilizan, asi tenemos:
- Reactores moderados por agua ligera
- Reactores tradicionales
- LWR
(Light Water Reactor) De diseno occidental
- PWR
(Pressurized Water Reactor)
- BWR
(Boiling Water Reactor)
- VVER
De diseno ruso
- Reactores avanzados (basados en los anteriores pero con grandes mejoras en cuanto a seguridad)
- AP1000
(Advanced Pressurized Reactor) Basados en el PWR
- EPR
(European Pressurized Reactor) Basados en PWR
- ABWR
(Advanced Boiling Water Reactor) Basados en BWR
- VVER 1000
basado en el VVER
- PHWR
(Pressurized Heavy Water Reactor) Reactores moderados por agua pesada
- CANDU
(Canadian Natural Deuterium Uranium)
- Reactores moderados con grafito
- Reactores tradicionales (generalmente refrigerados por gas)
- Reactores avanzados
- AGR
(Advanced Gas Reactor) reactor avanzado basado en el GCR
- HTGR
(High Temperature gas reactor) reactor de gas de alta temperatura
- PBMR
(Pebble Bed Modular Reactor)
Por otra parte tenemos los reactores rapidos, todos ellos avanzados, conocidos como
FBR
(en
ingles
:
fast breeder reactors
):
- Refrigerados por metales liquidos
Centrales nucleares en Espana
[
editar
]
Centrales nucleares en Espana:
[
9
]
Instalaciones nucleares en Espana.
- Almaraz I
. Situada en
Almaraz
(
Caceres
). Puesta en marcha en 1980. Tipo PWR. Potencia 980
MW
. Su refrigeracion es abierta al embalse artificial (creado para ese fin) de Arrocampo.
- Almaraz II
. Situada en
Almaraz
(
Caceres
). Puesta en marcha en 1983. Tipo PWR. Potencia 984 MW. Su refrigeracion es abierta al embalse artificial (creado para ese fin) de Arrocampo.
- Asco I
. Situada en
Asco
(
Tarragona
). Puesta en marcha en 1982. Tipo PWR. Potencia 1032,5 MW.
Proyectos abandonados.
Moratoria nuclear
:
La abandonada
Central nuclear de Lemoniz
en 2009.
Centrales desmanteladas, en proceso de desmantelamiento o paradas definitivamente por expiracion de licencia:
- Vandellos I
. Situada en
Vandellos
(
Tarragona
). Puesta en marcha en 1972. Clausurada en 1989 por accidente. Potencia 480 MW.
- Jose Cabrera
. Situada en
Almonacid de Zorita
(
Guadalajara
). Puesta en marcha en 1968 y parada definitiva en 2006 por fin de su vida util. Tipo PWR. Potencia 160 MW.
- Santa Maria de Garona
. Situada en
Garona
(
Burgos
). Construida entre 1966 y 1970. Puesta en marcha en 1970. Tipo BWR. Potencia 466 MW. Su refrigeracion era abierta al rio Ebro. Cese de actividad en diciembre de 2012 y expiracion de licencia en julio de 2013.
Centrales nucleares en America Latina
[
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]
Centrales nucleares en Argentina
[
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]
Centros Atomicos:
Centrales nucleares en Venezuela
[
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]
- Reactor nuclear RV-1
en Alto de Pipe,
Miranda
,
Venezuela
. Inaugurada en 1960. Fue el primer reactor nuclear latinoamericano, dejo de funcionar en 1991 bajo el mandato de
Carlos Andres Perez
. En 2001 el gobierno de
Hugo Chavez
aprobo un plan de reconversion "Reversible" que permitio utilizar las instalaciones esta vez bajo lo que se denomino como "Planta de Esterilizacion por Rayos Gamma PE-GAMMA" a un costo 2,1 millones de dolares. La transformacion implico la construccion de infraestructura adicional para el funcionamiento de la planta.
Centrales nucleares en Mexico
[
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]
Centros Atomicos:
Centrales nucleares en Brasil
[
editar
]
Historia del uso civil de la energia nuclear
[
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]
Centrales nucleares: presente y pasado
[
editar
]
Analizando la evolucion del numero de centrales nucleares en el mundo durante las ultimas decadas, podemos hacer un analisis del cambio de mentalidad de los paises ante este tipo de energia. Incluso, se puede decir que a traves del numero de centrales nucleares podemos leer los acontecimientos que han marcado estos ultimos 60 anos.
- 1.
er
Periodo: la primera central nuclear que se construyo fue en la extinta
URSS
en 1954, siendo el unico pais con una central de estas caracteristicas, hasta que en 1957,
Reino Unido
construyo dos centrales. En estos primeros anos de funcionamiento de las centrales nucleares, los paises toman con cautela su implantacion, debido en gran medida a la asociacion de la energia nuclear con el uso militar que se le dio durante la
Segunda Guerra Mundial
. Ya en este primer periodo se produjeron accidentes como los de
Mayac
(Rusia), que produjo la muerte de mas de 200 personas, y
Windscale
(Reino Unido), que contamino una zona de 500 km², los cuales no salieron a la luz hasta anos mas tarde, favoreciendo la proliferacion de estas centrales.
- 2.º Periodo: se abre una segunda epoca, donde la crisis del petroleo hizo que muchos paises industrializados apostaran por este tipo de tecnologia dentro de sus planes de desarrollo energetico, los gobiernos vieron en la energia nuclear un sistema de producir energia electrica a un coste menor, y que en principio, era menos agresivo para el medio ambiente que otros sistemas. Ello explica que desde el ano 1960, donde el total de centrales era de 16 en todo el mundo, se pasara a 416 en 1988. Esto supuso un crecimiento exponencial en esos 28 anos, que arroja una media de apertura de 15 centrales al ano en todo el mundo. Estos datos se distancian muchos del ultimo periodo.
- 3.º Periodo: hechos como el de
Three Mile Island
(EE. UU.) en 1979, donde se emitio una gran cantidad de gases radiactivos, y sobre todo del mayor desastre nuclear y medioambiental de la historia,
Chernobil
, hizo que la confianza que se le tenia hasta entonces no se recuperara jamas. En el
accidente de Chernobil
(
Ucrania
) el 26 de abril de 1986, se expulso una cantidad de materiales radiactivos y toxicos 500 veces mayor que la liberada por la bomba atomica arrojada en
Hiroshima
en 1945. Causo directamente la muerte de 31 personas y forzo al gobierno de la Union Sovietica a la evacuacion de 116.000 personas provocando una alarma internacional al detectarse radiactividad en, al menos, 13 paises de Europa central y oriental. Segun estudios realizados, se habla de mas de 200 000 muertes por
cancer
relacionadas con el accidente, y de una zona donde la radiactividad no desaparecera hasta pasados 300 000 anos. Los gobiernos y sobre todo, el pueblo, perdieron gran parte de la confianza depositada en el uso de esta energia, veian en el uso de la energia nuclear un verdadero peligro para su salud, y se abria el debate sobre si su uso es necesario. Los efectos en el numero de apertura de centrales no tardaron en llegar, y desde ese ano de 1986 ese numero fue mucho menor respecto al periodo anterior. A esto se le anade que se endurecieron las medidas de seguridad para las centrales, haciendo que el coste final de la produccion electrica se multiplicara. Asi, desde 1988 a 2011 el numero de centrales nuevas es de 27, dando como media de poco mas de una central por ano. Llamativo es el hecho de que las grandes potencias, salvo
Japon
, a partir de ese accidente abandonaron la creacion de nuevas centrales, o incluso redujeron su numero, y solo paises de una menor entidad mundial han seguido con la practica nuclear.
Hoy dia hay 444 centrales nucleares en el mundo que suponen el 17 % de la produccion electrica mundial. El pais que mas tiene en la actualidad es
EE. UU.
con 104, pero mas sorprendente son las 58 centrales de
Francia
, mas de la mitad que EE. UU. con casi 15 veces menos superficie. Aunque Japon no se queda nada lejos con 54 (aunque actualmente no estan en funcionamiento por el cese decretado por el gobierno como consecuencia del accidente de
Fukushima
), o
Corea del Sur
con 21 en menos de 100 000 km². Actualmente Espana cuenta con 7 reactores nucleares. El accidente en la central de
Fukushima
ha recordado fantasmas del pasado, otorgandole al debate nuclear una candente actualidad.
Referencias
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]
- DTV-Atlas zur Atomphysik. Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co. KG. Munchen 1976 (Germany)
- Version en castellano:
ISBN 84-206-6207-0
Atlas de Fisica Atomica. Alianza Atlas. Alianza Editorial S.A. Madrid 1988 (Espana) Edicion actualizada.
Enlaces externos
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]