Como funciona un reactor nuclear

Un reactor nuclear es una instalación en la que se inicia, sostiene y controla una reacción de fisión en cadena. Su objetivo principal es obtener energía. Explicamos qué es, para qué sirve, cómo funciona, sus tipos y más.

¿Qué es un reactor nuclear?

Un reactor nuclear es una instalación con la capacidad de empezar, mantener y controlar reacciones de fisión en cadena, las cuales se llevan a cabo en el núcleo mismo del reactor.

Cómo funciona un reactor nuclear

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¿Para qué sirve un reactor nuclear?

Los reactores nucleares se usan para la obtención de energía, donde los ejemplos típicos corresponden a las centrales nucleares. Más allá de lo anterior, también son útiles para producir materiales fisionables como el caso del plutonio, que a la postre se emplea para el desarrollo de armamento nuclear, al igual que la propulsión nuclear de satélites artificiales o buques.

Cómo funciona un reactor nuclear

En una central nuclear la energía que se obtiene se consigue a través de la fisión del reactor. En ese sentido, es el calor que se libera a partir de la reacción nuclear el que se emplea para transformar el agua líquida en vapor, cuya función es mover las turbinas que se encargan de accionar generadores eléctricos desde los cuales posteriormente se suministra la electricidad a plantas, poblaciones y demás.

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Ahora bien, cuando se habla de fisión nuclear se alude a un proceso en el que los átomos se dividen para liberar energía. Así mismo, un reactor nuclear requiere de uranio para su funcionamiento ya que este es su combustible nuclear. Por tal razón el uranio es procesado en bolitas de cerámica pequeñas, las cuales se apilan en tubos metálicos que se sellan. Por lo general se agrupan más de 200 varillas para que se forme un conjunto de combustible.

En el recipiente del reactor nuclear se sitúan las barras de combustible para que se sumerjan en agua, compuesto que actúa como moderador y refrigerante. Gracias a este moderador la velocidad de los neutrones se reduce para que la fisión se sostenga.

Partes de un reactor nuclear

Las partes más importantes de un reactor nuclear son:

Combustible – Es un elemento pesado molecularmente. Su núcleo atómico se desintegra con la fisión.

Reflector – Hay neutrones que escapan naturalmente sin que colisionen con otros núcleos. Los que escapan van a rebotar en el reflector. Casi siempre se hace con grafito.

Sistema refrigerante – Se usa para eliminar el calor en el reactor y evitar un recalentamiento.

Sistema de control – Tiene muchas barras o varillas de control y de seguridad. Se emplean materiales que son capaces de absorber neutrones. Se utiliza para poner en marcha el reactor y controlar la reacción en cadena.

Protección contra la radiación – Es una defensa biológica ante la radiación que se desprende durante la fisión nuclear.

Tipos de reactores nucleares

Hasta la fecha para obtener energía se ha optado por los reactores nucleares de fisión, aunque también hay de fusión nuclear. Respecto a los de fisión los más reconocidos son:

LWR o Light Water Reactors – Los más comunes. Utilizan uranio enriquecido.

FBR o Fast Breeder Reactor – Usan plutonio.

CANDU o Canada Deuterium Uranium – Utilizan uranio natural.

ADS o Accelerator Driven System – Funciona a partir de la aceleración de partículas.

AGR o Advanced Gas Cooled Reactor – Hay alrededor de 20 en el planeta. Usan uranio y gases para refrigerar.

RBMK o Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny – Están en desuso y sólo hay una decena en todo el planeta.

Capacidad de un reactor nuclear

La potencia de un reactor de fisión nuclear oscila desde unos pocos kW térmicos a unos 4500 MW térmicos (1500 MW “eléctricos”).

Aplicaciones de un reactor nuclear

En la generación nuclear:

  • Producir calor para uso industrial o doméstico.
  • Producir calor para generar electricidad.
  • Producir hidrógeno a través de electrólisis de alta temperatura.
  • Desalación.

En la propulsión nuclear:

  • Marítima.
  • Cohetes de propulsión nuclear pulsada o térmica nuclear. Ambas son propuestas.

Para la transmutación de elementos:

  • Al producir plutonio que después se usa para fabricar combustible en otros reactores o como un arma nuclear.
  • Crea distintos isótopos radiactivos.

En la investigación:

  • Se utiliza como fuente de neutrones y positrones.
  • Para desarrollar tecnología nuclear.

Ventajas y desventajas de un reactor nuclear

Para el caso de las ventajas de los reactores nucleares de fisión se suele mencionar que:

  • Contaminación del aire – Casi no emiten compuesto contaminantes, aunque cada cierto tiempo si generan cantidades pequeñas de gases radiactivos.
  • Residuos – Son mucho menos en volumen y se controlan más en comparación con los combustibles fósiles.
  • Control nuclear – El uranio enriquecido que se utiliza no es útil para producir armas nucleares.
  • Centrales de fisión asistida – Recientemente se investiga sobre este aspecto, para así lograr que los residuos más peligrosos se destruyan con un bombardeo de partículas que provienen de un acelerador.

Las desventajas de los reactores nucleares de fisión son:

  • Peligros para la población – Un accidente en una central atómica, un ataque terrorista, la peligrosidad de sus residuos, el alto poder de contaminación para el medio ambiente, los vertederos nucleares que se generan y una desviación de residuos (posible) para crear armas de destrucción masiva.
  • Residuos radiactivos – Son de alta toxicidad. Duran cientos o hasta miles de años.
  • Armamento nuclear – Algunos de estos reactores se utilizaron específicamente para este propósito.

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