Central nuclear ¿Qué es y como funciona?

Hace casi 70 años que sabemos aprovechar la energía derivada de la fisión nuclear. Este hito supuso cubrir buena parte del consumo eléctrico mundial, de manera más rápida y eficiente.

A finales de 2018 existían 439 reactores nucleares en todo el mundo. De ellos, 126 se encuentran en la Unión Europea. Y en concreto, en España contamos con 7 reactores de agua ligera en funcionamiento, repartidos en 5 centrales nucleares. Esto se debe a que las centrales de Almaraz y Ascó cuentan con 2 reactores cada una.

• Almaraz I y II
• Ascó I y II
• Cofrentes
• Trillo
• Vandellós II

Esto supone, que según los datos de Red eléctrica de España, el parque nuclear español generó en 2021 el 21% de la electricidad consumida. Además, cabe destacar que la energía nuclear ha evitado la emisión de más de 20 millones de toneladas de CO₂ a la atmósfera. De esta forma constituye el 30,4% de la electricidad sin emisiones contaminantes generada en España.

Funcionamiento de una Central Nuclear

La central nuclear funciona, al igual que el resto de plantas que producen electricidad, con un combustible. En este caso, el combustible es el Uranio 235, con un enriquecimiento de entre el 3% y el 5%.

Este combustible debe colocarse geométricamente para maximizar la eficiencia del efecto en cadena. Aunque ha de tener en cuenta que se debe reservar un espacio para el moderador de neutrones y las barras de control. De esta forma, el uranio se coloca en barras en el reactor.

Esta disposición en barras tiene algunas ventajas:

• Facilita su transporte.
• Permite alternar entre combustible y las barras de control o el moderador de neutrones.
• Hace más fácil su posterior extracción al final del ciclo.

El moderador de neutrones es un material situado en el núcleo del reactor para controlar la reacción nuclear en cadena, haciéndola más eficaz y segura.

Por otro lado, las barras de control están hechas de materiales que absorben neutrones. Por ejemplo carburo de boro o aleaciones de plata o cadmio. Su función es la da regular el estado del reactor.

Las centrales nucleares generan energía mediante la fisión nuclear. Esta es la reacción originada cuando el núcleo de un átomo es alcanzado por un neutrón, y este se divide en 2 o más átomos. En este proceso se emite una gran cantidad de energía acompañada de neutrones y rayos gamma.

Los neutrones generados pueden incidir en otros núcleos, lo que generaría más neutrones y así sucesivamente. Esto se conoce como reacción en cadena.

El edificio de contención alberga el reactor nuclear y el circuito primario. Es un edificio diseñado para contener posibles explosiones y evitar el escape de radiación al exterior.

Teniendo en cuenta lo anterior podemos señalar las fases del funcionamiento de una central nuclear:

• Generar reacciones nucleares para obtener energía térmica.
• Generar vapor de agua con la energía térmica.
• Mover una turbina de vapor para generar energía mecánica.
• Accionar un generador eléctrico para obtener electricidad.

Cambios de energía

En el proceso que acabamos de enumerar distinguimos varios cambios de energía:

Primero tenemos energía nuclear, que al fisionarse se convierte en energía térmica. Esta pasa a ser energía interna del agua (vapor) y luego se transforma en energía cinética al accionar la turbina. Por último, el generador convierte la energía cinética en energía eléctrica.

Tipos de centrales nucleares

El 90% de las centrales trabajan con agua ligera. En ingeniería nuclear se denomina así al agua corriente.

Podemos distinguir dos tipos de reactores de agua ligera:

• Reactor nuclear de agua a presión (PWR).
• Reactor nuclear de agua en ebullición (BWR).

El reactor de agua a presión es el más utilizado en las centrales nucleares de todo el mundo.

En Reyco llevamos más de 30 años colaborando con distintas centrales nucleares españolas, realizando labores de mantenimiento durante las paradas de recarga.