INTRODUCCIÓN

Afortunadamente los usos más extendidos de la energía nuclear son los civiles, tanto para producir la electricidad que utilizamos en nuestras casas y en la industria, como para usos médicos y de investigación. A continuación hablaremos de los usos para generar electricidad.

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR DE PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD

Para explicar el funcionamiento de una central nuclear nos vamos a fijar en la central de Trillo (Comarca de la Alcarria).

Antes de comenzar, conviene decir que en España Existen 7 centrales nucleares y nueve reactores (dos de aquellas disponen de sendos reactores). También es importante destacar que 1/3 de la energía eléctrica que se consume en nuestro país proviene de esas centrales nucleares, lo cual demuestra la importancia que ésta tiene y las dificultades económicas de sustituir un fuente tan destacada de recursos energéticos.

LA GENERACIÓN DE CALOR. EL COMBUSTIBLE

Muchos de los procesos de producción de energía eléctrica se basan en el movimiento de generadores eléctricos por la acción del vapor de agua a presión. Tanto a través de la fisión como de la fusión, así como en las centrales térmicas -entre otras instalaciones-, se aprovecha el calor generado para mover un generador de corriente eléctrica.

En el caso concreto de las centrales nucleares el calor lo produce la fisión del Uranio.

La Central Nuclear Trillo 1 concretamente carga en su reactor anualmente 92 toneladas de óxido de uranio enriquecido con U-235, en una proporción media de aproximadamente el 3,9 por ciento.

Este combustible se presenta en forma de pastillas cilíndricas de 9,1 mm de diámetro, apiladas en unos tubos o vainas de aleación metálica de zircaloy de algo más de 4 metros de longitud y 10,7 mm de diámetro. La vainas, a su vez, se agrupan en haces de 236 unidades (16 x 16), denominados "elementos combustibles". En la vasija del reactor se alojan un total de 177 de estos elementos.

La recarga del reactor se realiza de forma periódica, sustituyéndose un cuarto de los elementos combustibles.

Comparativamente, un día de producción de esta central equivale al consumo de 34.000 barriles de petróleo en una central de fuel de la misma potencia y 6.850 toneladas
diarias de carbón en una térmica convencional.

LA GENERACIÓN DE VAPOR

EL CIRCUITO PRIMARIO

El circuito primario es estanco y está formado por la vasija que contiene el núcleo, el presionador y tres lazos. Cada uno de éstos incorpora un generador de vapor y una bomba principal.

El agua desmineralizada que circula por su interior toma el calor producido en el reactor por la fisión nuclear y lo transporta hasta el generador de vapor. En él, un segundo flujo de agua, independiente del primero, absorbe el calor a través de su contacto exterior con las tuberías por las que circula el agua desmineralizada del circuito primario. Por fin, dicho fluido retorna a la vasija del reactor tras ser impulsado por las bombas principales.

El reactor y su circuito de refrigeración están contenidos dentro de un recinto hermético y estanco, llamado "Contención", consistente en una estructura esférica de acero de 53 metros de diámetro, construida mediante chapas de acero soldadas de 40 mm de espesor medio y que se soporta en una estructura de hormigón en forma de cáliz que se apoya sobre la losa de cimentación de 3,5 m. de espesor. La Contención está ubicado en el interior de un segundo edificio, también de hormigón y cuyas paredes exteriores tienen un espesor de 60 cm, llamado edificio del Anillo del Reactor. Este tiene forma cilíndrica y está rematado por una cúpula semiesférica, que sirve de blindaje biológico. Alberga parte de los sistemas de salvaguardia.

El funcionamiento del circuito primario se complementa con la presencia de una serie de sistemas auxiliares que aseguran el control de volumen, la purificación y desgasificación del refrigerante, el control químico, el tratamiento de residuos líquidos, gaseosos y sólidos, así como otras diferentes funciones necesarias para su correcta operación.

LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD

EL CIRCUITO SECUNDARIO

El diseño y el funcionamiento de los equipos de este sistema son similares a los existentes en las demás centrales de tipo térmico convencional. En el circuito secundario, el vapor producido en los generadores se conduce al foco frío o condensador, a través de la turbina que transforma la energía térmica (calor) en energía mecánica. La rotación de la turbina acciona directamente el alternador de la central y produce energía eléctrica. El vapor de agua que sale de la turbina pasa a estado líquido en el condensador, retornando, mediante el

concurso de las bombas de condensado y de agua de alimentación, al generador de vapor para reiniciar el ciclo. En esta fase se incorporan varios procesos de precalentamiento para optimizar el rendimiento termodinámico. Asimismo, se dispone de un depósito de agua de alimentación para mejorar la disponibilidad del sistema.

Existe, además, una conducción directa (by-pass) que conduce el agua desde la entrada a la turbina de alta presión y hasta el condensador. Permite, cuando se desconecta el turbogrupo de la red eléctrica exterior, conducir el vapor para su condensación, en tanto se reduce la producción de calor en el reactor.

Unidos a la turbina por un mismo eje se encuentran el alternador y la excitatriz. La tensión de generación es de 27 kilovatios y se eleva a 400 kv., siendo la potencia activa de 1.066 megavatios y la frecuencia 50 hertzios.

El condensador de doble cuerpo incorpora 68.000 tubos de titanio de 22 milímetros de diámetro y 0,7 milímetros de espesor, por cuyo interior circula el agua exterior de un tercer circuito, denominado sistema de agua de circulación.

La central dispone de dos parques de transformación, uno de 400 kilovoltios, para distribución de la energía generada por la central, y otro de 132 kilovoltios, para su alimentación auxiliar.

EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

EL SISTEMA DE AGUA DE CIRCULACIÓN

Mediante un caudal de agua de 44.600 Kg. /segundo aportado por un tercer circuito semiabierto, denominado "sistema de circulación", se realiza la refrigeración del condensador. Este sistema consta de dos torres de refrigeración de tiro natural, un canal de recogida del agua y las correspondientes bombas de impulsión para la refrigeración del condensador y elevación del agua a las torres.

El caudal de agua evaporado por las torres es restituido a partir de la toma de agua en un azud de captación situado en el río Tajo.

  PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN LAS CENTRALES ESPAÑOLAS DURANTE 1999  

      Las centrales nucleares españolas produjeron durante el año 1.998 un total de 59.002 Gigawatios/hora (Gw/h) de electricidad y en 1.999 un total de 58.852 GW/h. Esta cantidad supone aproximadamente un 30% de la producción total de electricidad en España. Téngase en cuenta que una familia media de 4 miembros consume 18 Kw/h al día. Las centrales nucleares españolas disponen de una potencia total de 7.749 Megawatios eléctricos, conforme al siguiente esquema: