INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TEPICCentrales Electricas

Centrales NuclearesTema:

Tipo de Reactores y generadores de vapor y sus componentes

Docente: Mario Alberto Pacheco Ruiz

Alumnos: Llanos Parra Rafael

Pacheco Solís RicardoRamírez Barrón Orlando

13/Noviembre/2014

ENERGÍA NUCLEAR

En una central nuclear, como en una central térmica convencional, la energía calorífica liberada por el combustible se transforma en energía mecánica y después eléctrica. El calor producido hace que el agua se evaporice y el vapor formado es enviado a la turbina que hace funcionar un generador para obtener finalmente la energía eléctrica.

REACTOR NUCLEAR

Es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones de fisión en cadena que tienen lugar en el núcleo del reactor

ENRICO FERMI.

Fue un físico italiano conocido por el desarrollo del primer reactor nuclear y sus contribuciones al desarrollo de la teoría cuántica, la física nuclear y de partículas, y la mecánica estadística. En 1938 Fermi recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre radiactividad inducida y es considerado uno de los científicos más destacados del siglo XX.

COMPONENTES DE UN REACTOR NUCLEAR

• Blindaje: 

Es la parte del reactor encargada de mantener dentro de él las radiaciones producidas por el proceso de fisión o fusión; los materiales utilizados son agua, plomo u hormigón.

• Combustible: 

Es el material fisionable encargado de producir calor en el reactor para el proceso de generación eléctrica. El combustible más empleado como fuente de energía nuclear es: uranio, plutonio, oxido de uranio. Estos elementos químicos son recursos no renovables.

• Elementos de Control: 

En la mayoría de reactores son barras encargadas de reducir la cantidad de neutrones libres para evitar sobrecalentamiento en el reactor.

• Moderador: 

Es el encargo de disminuir la velocidad de los neutrones producidos en lafisión, para continuar la interacción con otros átomos y seguir la reacción en cadena. Los elementos utilizados como moderadores son helio, agua, sodio metálico, grafito y agua pesada (molécula formada de la unión de deuterio con oxigeno).

• Refrigerante

Es el encargado de disipar el calor en exceso producido por el combustible para evitar temperaturas que puedan afectar el buen funcionamiento del reactor, como refrigerante se pueden utilizar los siguientes elementos sodio metálico, agua, agua pesada, helio, anhídrido carbónico.

• Reflector

Es un elemento que disminuye la fuga de neutrones, manteniendo la reacción en cadena; estos pueden ser uranio, agua, agua pesada, grafito.

• Vainas: 

Son dispositivos que encierran el combustible para evitar la fuga de gases generados de la reacción en cadena, estos están construidos en aleaciones metálicas de zirconio o aluminio.

• Vasija: 

En ella se encuentra inmerso el reactor impidiendo la salida de material radioactivo, en caso de fisura en las vainas.

GENERADORES DE VAPOR

Es un recipiente que contiene agua proveniente del condensador, en ella se encuentra sumergido un ducto por el cual circula agua caliente desde el reactor, cuando entra en contacto con el agua almacenada le transfiere calor convirtiendo parte de esta en vapor para ser enviado a la turbina, el agua que circula por los ductos vuelve al reactor para elevar de nuevo su temperatura y reiniciar el proceso.

TIPOS DE REACTORES

Los reactores nucleares se clasifican, de acuerdo con la velocidad de los neutrones que producen las reacciones de fisión, en: reactores rápidos y reactores térmicos.

Los reactores térmicos se pueden clasificar según el moderador que utilicen. Generalmente, cada moderador tiene asociado un tipo de combustible y un tipo de refrigerante. Las diferencias esenciales entre estos reactores son los siguientes:

REACTORES TÉRMICOS

REACTORES DE AGUA LIGERADentro de este grupo existen dos tipos de reactores:

Reactor nuclear de agua a presión (PWR):

Este tipo de centrales se denominan así porque el agua natural o ligera, que actúa como refrigerante y moderador del reactor nuclear, está a una presión superior a la saturación con el fin de impedir su ebullición. La presión media del refrigerante es de 157 at y su temperatura de 327ºC a la potencia normal.

Reactor nuclear de agua a ebullición (BWR):

En estas centrales el agua natural o ligera actúa como refrigerante y moderador del reactor nuclear. El agua, mantenida a una presión de unas 70 atmósferas, entra en ebullición y el vapor producido va directamente a la turbina. Por esta razón, a diferencia de las PWR, no tienen generador de vapor.

REACTOR DE AGUA PESADA (HWR)

Emplea como combustible uranio natural, en forma de óxido, introducido en tubos de circonio aleado. Su principal característica es el uso de agua pesada como moderador y refrigerante.

Estos reactores, cuyo combustible es uranio natural en forma de metal,, emplean grafito como moderador y se refrigeran por anhídrido carbónico.

Las principales diferencias se presentan en el combustible. Estos utilizan óxido de uranio ligeramente enriquecido y dispuesto en tubos de acero inoxidable.

REACTOR DE URANIO NATURAL, GAS Y GRAFITO (GCR)

REACTOR AVANZADO DE GAS (AGR)

REACTOR REFRIGERADO POR GAS A TEMPERATURA ELEVADA (HTGCR)

Difiere del anterior en tres aspectos principales: utilización del helio como refrigerante, en lugar del anhídrido carbónico, combustible cerámico, en vez de metálico, y temperaturas del gas mucho más elevadas.

REACTOR REPRODUCTOR RÁPIDO (FBR)

La principal característica de los reactores rápidos es que no utilizan moderador y que, por tanto, la mayoría de las fisiones se producen por neutrones rápidos. El núcleo del reactor consta de una zona fisionable, rodeada de una zona fértil en la que el uranio 238 o uranio natural se transforma en plutonio.

El refrigerante es sodio líquido, el vapor se produce en intercambiadores de calor. Su nombre de “reproductor” alude a que en la zona fértil se produce mayor cantidad de material fisionable que la que consume el reactor en su funcionamiento, es decir más combustible nuevo que el que se gasta.

APLICACIONES DE LOS REACTORES NUCLEARES.

Generación nuclear: Producción de calor para la generación de energía eléctrica, producción de hidrogeno mediante electrolisis de alta temperatura.

Propulsión nuclear: Cohetes de propulsión térmica nuclear y nuclear pulsada, además de

marítima.

Transmutación de elementos, producción de plutonio, creación de isotopos radiactivos.

Aplicaciones de investigación: Desarrollo de tecnología nuclear.