Manuel Fernández Ordóñez
Una lectora llamada Ana nos lanzaba el otro día dos cuestiones de vital importancia en el mundo nuclear. Una tenía que ver con los residuos, mientras que en la otra se interesaba por el accidente de Chernobyl. La contestación de ambas cuestiones supone un ejercicio de síntesis demasiado complicado para tener cabida en un único post. Por ello hemos decidido elaborar una serie de artículos que iremos publicando en los próximos días. No obstante nos gustaría comenzar por el principio, mostrando cómo funciona un reactor nuclear y cuáles son sus elementos principales. Para aquellos no familiarizados con el tema, antes de leer este artículo les recomiendo la visualización del vídeo que Daniel Cano publicó el otro día en esta bitácora, pueden hacerlo
aquí.
Como se puede concluir del anterior video, un reactor nuclear no es más que una vasija donde se hierve agua para que ésta mueva una turbina y genere electricidad. Lo que distingue a una central nuclear de una de carbón o de gas, es precisamente la forma de hervir ese agua. En un reactor nuclear somos capaces de iniciar, mantener y controlar las reacciones de fisión, que son las responsables del calor que se va a generar en el interior del mismo. Ese calor será extraido del reactor por un refrigerante que posteriormente, de algún modo moverá una turbina tal y como podemos observar en el siguiente gráfico (fuente
NRC):
El reactor consta de varios elementos, todos de vital importancia, los más relevantes para nuestra discusión son:
- El Combustible: es la "gasolina" de nuestro reactor, se cambia aproximadamente cada 18 meses y está constituida por pastillas de Óxido de Uranio enriquecido al 3-4% en Uranio-235. En estas pastillas tienen lugar las fisiones y son, por tanto, la fuente de calor del reactor.
- El Moderador: en un reactor térmico, la probabilidad de que una fisión tenga lugar es mucho mayor cuando los neutrones que la provocan se mueven despacito (decimos que están termalizados). Cuando una fisión tiene lugar, los neutrones salen a gran velocidad, hay por tanto que frenarlos. Ése es el trabajo del moderador, y se emplean como tales el agua, el agua pesada o el grafito.
- El refrigerante: Se encarga de extraer el calor generado por las reacciones de fisión. Su función es vital, sin él el reactor nuclear se fundiría debido a las altas temperaturas. Generalmente se utilizan materiales líquidos como el agua (ligera y pesada) y también gases como Helio o CO2.
- Las Barras de Control: Tienen la propiedad de "comerse" los neutrones del reactor. Se utilizan por tanto para controlar la reactividad del mismo, si no hay neutrones no hay reacción en cadena. Si introducimos las barras de control en el reactor éste se parará inmediatamente. Generalmente están construidas con Boro.
Estos elementos son comunes a todos los reactores térmicos convencionales. Sin embargo esto no quiere decir que todos los reactores sean iguales, existen varios tipos, entre ellos los más importantes son:
- PWR - Pressurized Water Reactor (Reactor de Agua a Presión): En este tipo de reactores, el agua que pasa por la vasija del reactor se mantiene a una presión tan elevada que no alcanza el punto de ebullición, siempre permanece en estado líquido. Este agua se hace pasar por un intercambiador de calor donde lleva a ebullición el agua de un circuito distinto, que moverá la turbina. Este tipo de reactores es el descrito en la figura que pusimos más arriba. En España tenemos varios reactores de este tipo: Almaraz I y II, Ascó I y II, Vandellós II y Trillo. La recientemence cerrada Zorita también era de este tipo.
- BWR - Boiling Water Reactor (Reactor de Agua en Ebullición): En este tipo de reactores, el agua de refrigeración del reactor está a una presión mucho menor, pasando a estado gaseoso en el interior de la vasija. Este vapor de agua mueve directamente la turbina. En España también tenemos centrales de este tipo, Cofrentes y Garoña.
- HWR - Heavy Water Reactor (Reactor de Agua Pesada): En estos reactores la refrigeración se lleva a cabo con agua pesada, que en lugar de hidrógeno (H2O) tiene deuterio (D2O). Existen las dos versiones del reactor, a presión y en ebullición. En España no tenemos ningún reactor de este tipo.
- Grafito-Gas: Estos reactores utilizan grafito como moderador y CO2 como refrigerante en lugar de agua. En España, la central nuclear de Vandellós I era de este tipo. En 1989 hubo un incendio en el edificio de turbinas, el coste de las reparaciones era tan grande que se decidió cerrar la central.
- RBMK: Estos reactores están moderados por grafito y refrigerador por agua, precisamente el reactor de Chernobyl era de este tipo. Fueron desarrollados en la Unión Soviética y nunca fueron implementados en los paises occidentales. Por supuesto España no posee ninguno de estos reactores.
En el próximo artículo describiremos en detalle los reactores Soviéticos RBMK del tipo de Chernobyl e intentaremos mostrar las diferencias fundamentales entre ese tipo de reactores y los denominados "occidentales".