3. La Central Nuclear

3. La central nuclear

3.1. Introducción
Las centrales nucleares son un tipo especial de central termoeléctrica. A diferencia de éstas, sin embargo, no extraen
energía del calor producido al quemar un combustible fósil como el petróleo o el carbón, sino de la fisión de átomos
de uranio. Algunas centrales también utilizan el plutonio, aunque son menos comunes, no las estudiaremos en esta
miniunidad.
Es fácil reconocer una central nuclear por la presencia de un edificio de grandes dimensiones en forma de cúpula
(aunque a veces tiene forma cúbica). Se trata del edificio de contención, donde se halla el reactor nuclear, el lugar en
el que se produce la fisión nuclear.
3.2. La fisión del uranio
Antes de ver cómo funciona una central nuclear es necesario estudiar el proceso básico de donde sale la energía en
este tipo de centrales: la fisión del uranio. Repasemos primero algunos conceptos sobre el átomo.
Como ya sabes por tus estudios de ciencias, la materia está formada por átomos. En el centro del átomo, el núcleo,
hay dos tipos de partículas: los protones (partículas de carga positiva) y los neutrones (partículas sin carga). Los
electrones, unas partículas más pequeñas con carga negativa, giran alrededor del núcleo. Los electrones son
responsables de la forma de energía que denominamos electricidad y también de la energía química, del núcleo
podemos obtener la energía nuclear.
Los núcleos de algunos átomos, como el uranio, son inestables. Esto significa que, de forma natural y en un periodo
de tiempo más o menos largo, acaban rompiéndose para formar otros átomos diferentes que tienen núcleos más
pequeños. Este fenómeno, la rotura del núcleo de los átomos para formar átomos más pequeños, se denomina fisión
nuclear. Cuando se produce la fisión de un núcleo atómico se desprende una gran cantidad de energía que antes era
utilizada por el núcleo para mantenerse unido.
El uranio, el elemento utilizado en las centrales nucleares, se fisiona rompiéndose en dos y formando átomos de
criptón y de bario. En el proceso también se emiten 2 o 3 neutrones y se libera energía.
Para aprovechar la energía de los núcleos atómicos no basta con un solo átomo, es necesario que se produzca la
fisión de muchos átomos al mismo tiempo.
Si ponemos suficiente cantidad de uranio junto se producirá lo que se denomina reacción en cadena. Los neutrones
que salen de las fisiones chocan contra los núcleos de átomos próximos y hacen que se rompan. De cada fisión
salen dos neutrones libres, lo que hace que el número de núcleos que se rompen vaya en aumento.
En una reacción en cadena se libera una cantidad muy grande de energía calorífica que se puede aprovechar para
generar electricidad.
La rotura de los átomos (fisión) va acompañada de la emisión de partículas de gran energía. A esta emisión se le
denomina radioactividad o también radiación. Existen tres tipos:
- RADIACIÓN ALFA ( ): Núcleos de helio
- RADIACIÓN BETA ( ): Electrones
- RADIACIÓN GAMMA ( ): Partículas de luz no visible de gran energía
PELIGROS DE LA RADIOACTIVIDAD
La exposición a la radioactividad es muy peligrosa para todos los seres vivos. Las radiaciones, al impactar contra los
tejidos vivos, pueden provocar desde quemaduras hasta la muerte en poco tiempo, la aparición de cáncer o el
nacimiento de niños con malformaciones. Por esta razón las centrales nucleares deben disponer de mecanismos de
seguridad para evitar cualquier emisión de radioactividad al exterior.
3.3. La central nuclear
Ahora que ya hemos visto los fundamentos básicos de la fisión del uranio, vamos a ver cómo funciona una central
nuclear por dentro.
En el interior del edificio de contención se halla el reactor nuclear y todos los elementos que están en contacto con la
radioactividad. Está hecho con paredes de hormigón muy gruesas para evitar cualquier posible fuga radioactiva.
El reactor es un recipiente muy resistente hecho de acero donde se introduce el combustible nuclear (normalmente
uranio) y tiene lugar la fisión.
El uranio se coloca en forma de barras muy delgadas de unos 4 m de longitud, las barras de combustible, se
necesitan centenares de estas barras. El hecho de poner mucho uranio junto hace que comience una reacción en
cadena que liberará una gran cantidad de energía calorífica.
Para controlar el calor generado por la fisión del uranio, y por tanto la potencia de la central, se colocan entre las
barras de combustible otras barras de un material que absorbe los neutrones (normalmente una aleación de boro,
cadmio o hafnio), son las denominadas barras de control.
Las barras de control se pueden introducir más o menos en el reactor. Cuanto más se introducen menor es la
potencia generada. Si se introducen totalmente acaban deteniendo la reacción en cadena y, por tanto, la central se
para.
Dentro del reactor circula agua impulsada por bombas. Esta agua sirve para refrigerar el reactor y para extraer el
calor generado hacia el exterior. Al salir del reactor el agua está a unos 300º C, no está en forma de vapor ya que se
mantiene a alta presión.
El agua que sale del reactor va a parar a un aparato denominado generador de vapor y después vuelve nuevamente
al reactor, a este recorrido se le denomina circuito primario. En el generador de vapor se transferirá parte de su
energía calorífica a moléculas de agua de otro circuito, el circuito secundario.
El agua del circuito secundario se transforma en vapor al recibir el calor del circuito primario. Este vapor viaja a gran
velocidad por unas tuberías hasta la turbina y la hace girar. El generador está unido a la turbina por lo que también
gira, produciendo electricidad.
El vapor que sale de la turbina no tiene energía cinética. Es necesario enfriarlo y convertirlo en agua (condensación)
para usarlo de nuevo. Esta función la realiza un aparato denominado condensador haciendo pasar una tubería con
agua fría en el recipiente donde está el vapor.
El condensador necesita agua fría para funcionar. Muchas veces se coge agua directamente de un río o del mar. En
otras ocasiones se utiliza una torre de refrigeración. En el interior de la torre se forma una corriente de aire frío que
entra por la parte inferior y sale por arriba. Este aire enfría el agua del condensador que se hacer caer como si fuera
una ducha.
El resultado de todo este proceso es la transformación del calor de la fisión nuclear en electricidad. Como en todas
las centrales eléctricas, se eleva la tensión de la corriente que se ha producido y se inyecta a la red eléctrica.
Cuando el combustible se gasta se convierte en un residuo radioactivo muy peligroso que es necesario tratar con
mucho cuidado. Al principio se guarda en las mismas centrales, pero más adelante es necesario buscarle un lugar
definitivo durante miles de años hasta que deje de ser radioactivo.
3.4. Energía nuclear en España
En España existen en la actualidad 8 centrales nucleares en funcionamiento: Almaraz I y Almaraz II (Cáceres), Sta.
María de Garoña (Burgos), Trillo (Guadalajara), Ascó I y Ascó II (Tarragona), Vandellòs II (Tarragona) y, Cofrentes
(Valencia).
La primera central nuclear en construirse fue la de José Cabrera (o central de Zorita), en la provincia de Guadalajara,
en 1968. En 2006 expiró su licencia de explotación y se cerró. Ahora está en proceso de desmantelamiento. La
última en construirse fue la de Trillo, también en Guadalajara, en 1988.
La central de Vandellòs I, en Tarragona, sufrió un incendio en 1989, en la parte no nuclear de la central que hizo
necesario su cierre. Está en proceso de desmantelamiento.
ALGUNOS DATOS SOBRE LAS CENTRALES NUCLEARES
Las centrales nucleares suponen un 8 % de la potencia eléctrica instalada en España. Se caracterizan por ser
centrales muy potentes (unos 1000 MW). Son centrales de base, lo que quiere decir que prácticamente siempre
están funcionando, razón por la cual su contribución a la generación de energía eléctrica es bastante elevada, un
22 % del total.
No existen proyectos para construir más centrales nucleares en los próximos años. Se prevé mantener en
funcionamiento las que hay en la actualidad hasta que acaben su vida útil, que es de unos 40 años.
3.5. Energía nuclear en el mundo
En la actualidad hay 440 centrales nucleares funcionando en el mundo. Estas centrales producen el 17 % de la
electricidad consumida a nivel mundial, el 33 % en la Unión Europea.
NÚMERO DE CENTRALES NUCLEARES POR PAÍSES: Estados Unidos (104), Francia (58), Japón (50), Rusia (32),
India (20), Reino Unido (19), Canadá (18), Alemania (17), Corea del S. (17), Ucrania (15), China (14), Suecia (10),
España (8), Bélgica (7), Rep. Checa (6), Suiza (5), Eslovaquia (4), Finlandia (4), Hungría (4) y Pakistán (3).
Además de los países indicados, hay 9 más que tienen 1 o 2 centrales nucleares: Argentina, Brasil, Bulgaria, México,
Sudáfrica, Armenia, Holanda, Rumania y Eslovenia.
Desde el año 1986, en el que hubo un terrible accidente en la central ucraniana de Chernóbil, que afectó a miles de
personas, la energía nuclear es cuestionada por una parte importante de la ciudadanía. Esta desconfianza se ha
acentuado tras el accidente en la central japonesa de Fukushima, ocurrido en marzo de 2011.
La postura que tienen los diferentes estados, sin embargo, es muy diversa. Desde los que consideran que esdemasiado peligrosa y han renunciado a la energía nuclear o lo harán en los próximos años, como Alemania, Italia,
Austria o Suiza, a otros que creen que se trata de una tecnología segura y que es mejor tener centrales nucleares
que importar mucho petróleo del exterior. En esta postura destaca Francia, que produce casi el 80 % de su
electricidad con centrales nucleares.
Algunos países defienden la energía nuclear para cumplir el protocolo de Kyoto (reducción de gases de efecto
invernadero) argumentando que no producen emisión de dióxido de carbono.
Otro aspecto polémico de esta energía es su relación con las armas nucleares, ya que disponer de centrales
nucleares permite obtener las materias primas (plutonio o uranio enriquecido), la tecnología y el personal cualificado
necesario para fabricar bombas atómicas. Algunos países que quieren poseer este tipo de armamento están
interesados en instalar centrales nucleares más bien por cuestiones militares que por cuestiones energéticas.
3.6. Ventajas e inconvenientes de la energía nuclear
VENTAJAS:
- Las centrales nucleares no emiten gases contaminantes a la atmósfera, y por tanto no contribuyen al efecto
invernadero
- Son centrales muy potentes
INCONVENIENTES:
- En caso de accidente nuclear las consecuencias pueden ser catastróficas
- Se generan residuos radioactivos que son peligrosos durante miles de años
- Son centrales muy caras de construir
- Se tardan muchos años en construir una central nuclear