Central Nuclear Aguilar Hernández, Jorge David AH Galeano Perla, Johnny Alberto GP Mejía Moz, Sandy Cristina MM Rodríguez Méndez, Joel Armando RM140258

¿Qué es una central nuclear? Una central nuclear es una instalación industrial en la que se genera electricidad a partir de la energía que se produce por la fisión. En una central nuclear, al igual que en una central térmica convencional (carbón, fuel o gas) se transforma la energía liberada por un combustible en forma de calor, en energía mecánica y después en energía eléctrica; el calor producido permite evaporar agua que, ya en forma de vapor, acciona una turbina la cual lleva acoplado un alternador. El vapor que alimenta la turbina puede ser producido directamente en el interior de la vasija del reactor (en este caso se habla de “reactores de agua en ebullición”) o en un intercambiador de calor denominado generador de vapor (“reactores de agua a presión”).

Principio de funcionamiento Como componente básico de una central, el reactor es el lugar en que se encuentra alojado el combustible nuclear así como otros componentes que permiten iniciar, mantener y detener, de modo controlado, la reacción nuclear de fisión. Los núcleos de los isótopos “fisionables” de uranio son impactados por neutrones, provocando su ruptura y dando lugar a la aparición de nuevos isótopos (los llamados productos de fisión) y de nuevos neutrones que, a su vez, impactarán de nuevo sobre otros átomos de uranio (“reacción en cadena”). En esta reacción se desprende una gran cantidad de energía que, debidamente controlada, permite su uso a nivel industrial.

Centrales nucleares de agua a presión (PWR) Centrales nucleares de agua en ebullición (BWR)

 Como hemos aprendido, la energía nuclear es el corazón de una central nuclear y para entender como se genera las transformación de esta energía a energía eléctrica es importante saber que sucede dentro de los reactores nucleares.  El uranio, fuente de energía: Las centrales nucleares producen electricidad aprovechando la energía que desprenden los átomos de uranio cuando se provoca una fisión al ser bombardeados con neutrones. Proceso de conversión de la energía  Central Nuclear

Proceso de conversión de la energía Fisión Nuclear La fisión es una reacción en la cual el núcleo de un isotopo U-235, al ser bombardeado con neutrones, se descompone en dos núcleos, produciendo un gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones que, a su vez, pueden ocasionar una reacción en cadena una y otra vez. De esta forma, puede aprovecharse la energía liberada en los sucesivos procesos de fisión mediante su conversión en una forma de energía utilizable, como la energía eléctrica.  Central Nuclear Esquema básico de una reacción nuclear en cadena.Reacción nuclear de fisión inducida por neutrones sobre núcleos de uranio.

 Bien, todo inicia dentro de este edificio cilíndrico de contención hecho de hormigón armado de gran espesor donde el reactor yace dentro de el en forma totalmente aislada. El núcleo del reactor se encuentra dentro de una vasija de acero al carbono, recibiera internamente de acero inoxidable de 12.5 cm de espesor. Proceso de conversión de la energía Pasos del proceso de conversión de energía nuclear a energía eléctrica  Central Nuclear

 En el recipiente de presión del reactor (vasija) se produce la reacción nuclear y la liberación de energía térmica.  Dentro del recipiente de presión del reactor se pueden encontrar los elementos combustibles: Proceso de conversión de la energía Recipiente de presión del reactor (vasija).  Central Nuclear

 En los reactores de agua a presión se instalan alrededor de 150 elementos combustible. Una barra de combustible tiene una longitud de 4 a 5 metros y está hecha de aleación altamente resistente de circonio. Proceso de conversión de la energía Barras de combustible de aleación de circonio.

 En el interior de cada barra se encuentran pequeñas pastillas cerámicas de combustible nuclear compuestas de plutonio o uranio enriquecido que hace posible la fisión nuclear, la reacción nuclear libera energía térmica. Proceso de conversión de la energía Pastillas de combustible de uranio o plutonio  Central Nuclear

Proceso de conversión de la energía Diagrama interno del reactor y su conexión con las turbinas y generadores Una vez introducidas las barras de combustible con uranio la energía eléctrica se logra de la siguiente manera:  Central Nuclear

1.Una combinación de refrigerante y moderador (agua corriente ligera) es presurizada hasta 150 atmósferas y bombeada a través del núcleo del reactor. 2. La fisión produce calor que eleva la temperatura del agua refrigerante a 325°C hasta convertirse en vapor. 3.Las barras de control (carburo de boro) absorben neutrones disminuyendo el número de fisiones dentro del reactor para que éste no explote. 4.El vapor pasa a través de un intercambiador donde transfiere el calor a una reserva de agua. Otra vez en estado líquido vuelve al reactor. 5.El agua de la reserva se convierte en vapor en el intercambiador y pasa por la tubería para accionar la turbina. 6.El agua es enfriada y bombeada nuevamente hacia el intercambiador de calor. Proceso de conversión de la energía  Central Nuclear

7. La turbina mueve un alternador que es el que produce la energía eléctrica. 8. Un transformador aumenta la corriente de 25,000 voltios a 400,000 antes de ser enviada a la red. Proceso de conversión de la energía Cuarto de turbinas y generadores conectados con el transformador de potencia y la red de transmisión  Central Nuclear

9. Red eléctrica de transmisión donde se transporta la energía eléctrica a altos niveles de voltaje para reducir las pérdidas y de esta manera llegar a las subestaciones para luego pasar al proceso de distribución y finalmente a los usuarios finales. Proceso de conversión de la energía Generación, Transmisión y Distribución  Central Nuclear

Ventajas Desventajas Y  Central Nuclear

Ventajas  La generación de energía eléctrica mediante energía nuclear permite reducir la cantidad de energía generada a partir de combustibles fósiles (carbón y petróleo).  Central Nuclear

 La cantidad de combustible necesario es en menor cantidad. Ventajas  Central Nuclear

 La producción de energía eléctrica es continua Ventajas  Central Nuclear

 La energía nuclear no depende de aspectos naturales. Ventajas  Central Nuclear

Desventajas  Ante un imprevisto o en la gestión de un accidente nuclear no se puede garantizar que las decisiones tomadas por los responsables sean siempre las más apropiadas. Central Nuclear Chernobyl Central Nuclear de Fukushima  Central Nuclear

Desventajas  La difícil gestión de los residuos nucleares generados  Central Nuclear

Desventajas  Los reactores nucleares, una vez construidos, tienen fecha de caducidad.  La inversión para la construcción de una planta nuclear es muy elevada  Central Nuclear

Desventajas  Los reactores nucleares actuales funcionan mediante reacciones nucleares por fisión  Central Nuclear

 Probablemente la desventaja más alarmante sea el uso que se le puede dar a la energía nuclear en la industria militar. Desventajas  Central Nuclear

Aplicaciones  La energía nuclear es normalmente utilizada para la producción de energía eléctrica ya que poseen ciertas ventajas tales como evitar la dependencia de los combustibles fósiles cuyos precios se han incrementado  Central Nuclear

Aplicaciones  También su uso es para propósito militar por ejemplo los submarinos, ya que actualmente utilizan un reactor nuclear el cual proporciona vapor a presión, para propulsar el submarino y además genera energía eléctrica para alimentar todo los circuitos de control, radar, habitaciones, baterías de reserva la cual alimentaran a un motor eléctrico de emergencia.  Central Nuclear

Consideraciones.  Para establecer la localización de la citada instalación, hay que tener en cuenta los distintos factores que la condicionan:  Cercanía a ríos, pues son necesarios para los sistemas de refrigeración de la central. Se han tenido en cuenta, por este motivo, sólo los ríos de régimen permanente de categorías primera, segunda y tercera (excluyendo, por ejemplo, arroyos).  Cercanía a líneas de alta tensión, para tener una conexión a la red eléctrica.  Imposibilidad de situarse en zonas con cierta peligrosidad sísmica, puesto que podría generarse un grave riesgo en caso de seísmo, como lo vivido recientemente en Fukushima.  Central Nuclear

Consideraciones  Distancia mínima a grandes núcleos urbanos, de más de habitantes, por motivos de seguridad y para disminuir la presión social que este tipo de instalaciones conlleva.(estas dependen de las normas y leyes de cada país)  Cercanía a vías de comunicación, con el objetivo de permitir el acceso tanto de personal como de los recursos necesarios (uranio); por esto, sólo se han considerado autopistas, autovías y carreteras nacionales.  Central Nuclear

Criterios de seguridad  El reactor debe resistir a los accidentes que pueda causar el refrigerante  El edificio destinado a alojar el reactor debe ofrecer una resistencia suficiente al escape de radiactividad y a los incendios, y debe poder descontaminarse con facilidad.  El diseño debería incorporar características de defensa en profundidad de modo que se establezcan múltiples niveles de protección que incluyan barreras sucesivas contra la liberación de materiales radiactivos.  El diseño debería incluir características específicas para permitir la evacuación segura del personal en caso de emergencia; por ejemplo, salidas de emergencia con iluminación propia o medios autónomos de comunicación e instrumentación de vigilancia radiológica  Central Nuclear

Conclusiones:  Quizás hablando en forma general como grupo creemos que la energía nuclear ha sido una gran causa de la contaminación y uno de los principales problemas por los cuales los diferentes países del mundo han venido debatiendo ya que con esta se pueden generar bombas atómicas entre otros. Por otro lado, la energía nuclear ha sido uno de los grandes proveedores de dinero para los diferentes países que tienen este recurso. Disminuirá el uso de los combustibles fósiles que son uno de los mas contaminantes en estos tiempos en la tierra. Por determinar pensamos que la energía nuclear es un recurso muy bueno que tenemos, pero hay que saber usarlo responsablemente porque de lo contrario puede llegar a ser una catástrofe total  Por lo que los desafíos para la energía nuclear son: asegurar y demostrar la competitividad de unidades actualmente en operación a través de la operación y de la administración eficientes, y la reducción continuada de los costos del ciclo de combustible; y para desarrollar una nueva generación de los reactores que podrían competir con éxito cuando las unidades existentes tengan que ser sustituidas.  Central Nuclear