Para muchas personas hablar de una central nuclear puede ser algo aterrador, el recuerdo de lo sucedido en la central nuclear de Chernóbil todavía se encuentra presente. Si bien puede ser necesario comprender todos los entretelones de esta fuente de energía, no es difícil obtener una comprensión general de ella.
Aquí te ayudaremos a comprender qué es una central nuclear y algunas de las cosas más relevantes de ella. Comprenderás por qué es una parte importante de la combinación energética moderna y cómo su uso puede afectar la vida cotidiana.
¿Qué es una central nuclear?
Una central nuclear es un tipo de central eléctrica que se vale del el proceso de fisión nuclear para producir energía eléctrica. La obtiene a través del uso de un reactor nuclear, el cual es combinado con el ciclo Rankine.
Durante este proceso el calor generado por el reactor convierte el agua en vapor, este vapor luego se usa para hacer girar una turbina que está conectada a un generador. Una reacción nuclear no solamente puede producir una fisión nuclear, también puede producir otro tipo de reacción, llamada fusión nuclear.
Pero es la fisión nuclear la que se utiliza para generar energía a partir de reactores nucleares. La razón por la que no se utiliza la fusión nuclear es porque no se cuenta con una tecnología lo suficientemente madura para llevar a cabo el proceso de manera segura y rentable. Pero ya se está buscando la manera de crear una fusión sostenible de energía.
¿Qué es la fisión nuclear y cómo funciona?
La fisión nuclear es el proceso que se utiliza para dividir un átomo. Cuando un átomo se logra dividir, este libera una enorme cantidad de energía. A través de una central nuclear es que hoy en día se puede aprovechar este poder para convertirlo en energía eléctrica.
Los átomos cuentan con un núcleo y electrones que orbitan a su alrededor. El átomo tiene un núcleo que se encuentra formado por neutrones-protones. El núcleo se logra mantener unido gracias a una fuerza que actúa sobre él, a la que los científicos llaman Fuerza Nuclear Fuerte. Y esta es la fuerza más poderosa que se puede encontrar en la naturaleza.
Una de las formas en la que se puede superar esta fuerza y dividir un átomo es si se golpea su núcleo con un neutrón. En la fisión nuclear, se usan átomos de uranio dado que este cuenta con un gran tamaño atómico. Esto significa que la fuerza atómica dentro de él no es tan fuerte y hay una mayor probabilidad de dividir el núcleo.
Otra de las razones por lo que se utiliza un átomo de uranio es porque, a pesar de ser raro en la naturaleza, la radiactividad del uranio genera un flujo constante de energía. Medio kilo de uranio puede producir la energía equivalente a 3 millones de libras de carbón.
Fisión versus fusión
Los dos procesos nucleares fundamentales considerados para la producción de energía, es la fisión y la fusión.
Fisión
Como lo explicamos anteriormente, la fisión es la división del núcleo de átomos grandes de uranio o plutonio para liberar su energía. Para dividir un átomo, hay que golpearlo con un neutrón. Al hacerlo también se consigue liberar varios neutrones que pueden dividir otros átomos cercanos, produciendo una reacción nuclear en cadena.
Esta reacción nuclear fue la primera de las dos en ser descubierta. Todas las centrales nucleares comerciales que se encuentran en funcionamiento, utilizan la fisión para generar calor que convierten en electricidad.
Fusión
La fusión es la combinación de dos átomos pequeños como el hidrógeno o el helio para producir átomos más pesados de una mayor energía. La reacción producida por la fisión puede liberar más energía que la fisión sin producir tantos subproductos radiactivos.
Las reacciones de fusión ocurren en el sol, generalmente usando hidrógeno como combustible y produciendo helio como desecho. Esta reacción aún no se ha desarrollado comercialmente y es de gran interés para la investigación en todo el mundo, debido a su promesa de energía casi ilimitada, de baja contaminación y no proliferativa.
Tipos de centrales nucleares
Todas las plantas nucleares no son iguales. Son similares en el tipo de combustible nuclear que utilizan, pero difieren en la forma en que se calienta el agua y se convierte en vapor. Una central en términos generales puede ser de dos tipos:
Reactor de agua en ebullición
Es el tipo más común de central nuclear. En el reactor de agua a presión hay dos contenedores para agua. El primer contenedor está dentro del reactor y se presuriza usando un presurizador. Presurizar el agua eleva el punto de ebullición del agua.
El agua caliente que sale del reactor se hace pasar por unos tubos que se colocan en el segundo recipiente. El agua en el segundo recipiente no está presurizada, por lo que comienza a hervir tan pronto como el agua caliente pasa por los tubos, generando vapor para hacer girar la turbina.
Reacción de agua a presión
Este tipo de reactor no utiliza el mismo enfoque del reactor de agua en ebullición. Aquí el agua que fluye a través del reactor es la misma agua que hace girar la turbina. Una vez que el agua ingresa al reactor, se convierte en vapor, ya que las temperaturas dentro del reactor son de 285 °C.
La eficiencia real de un reactor de agua en ebullición es de alrededor del 33-34 %.
Ventajas de una central nuclear
Son muchas las ventajas de pasar de plantas de energía basadas en combustibles fósiles a una Central nuclear. Estas son algunas de ellas:
- Los avances en la exploración y la minería permiten obtener uranio a un costo relativamente bajo.
- La densidad de energía del uranio es muy alta, muchas veces más que los combustibles fósiles en peso.
- Una central nuclear es capaz de producir un suministro constante de energía.
- Alta generación de energía para un área relativamente pequeña en comparación con las alternativas solares o eólicas.
