REACTORES NUCLEARES

Investigación y Potencia

Para que la Fisión Nuclear sea posible, es necesario disponer de algún dispositivo para poder contener la reacción de fisión.

Esta reacción genera una gran cantidad de energía, la cual debe ser canalizada de buena manera para poder ser posteriormente utilizada en el caso de un reactor nuclear de potencia (generación de energía eléctrica). Este dispositivo es conocido como Reactor Nuclear.

El Reactor Nuclear es un sistema que utiliza la fisión nuclear en cadena del uranio-235 de manera regulada y auto sostenida para obtener un flujo neutrónico utilizable en estudios de caracterización de materiales (neutrografía, geocronología, entre otros).

El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942, en dependencias de la Universidad de Chicago (USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador Enrico Fermi. De ahí el nombre de "Pila de Fermi", como posteriormente se denominó a este reactor.

Su estructura y composición eran básicas si se le compara con los reactores actuales existentes en el mundo, basando su confinamiento y seguridad en sólidas paredes de ladrillos de grafito

El reactor funcionó durante 30 años con una potencia máxima de 10KW,

En 1965 se produjo una modernización a una potencia máxima de operación de 100 KW y el núcleo del reactor fue cambiado de placas de uranio-235 que constituía un reactor tipo MTR (Material Testing Reactor) a barras del mismo material, para obtener así un reactor tipo TRIGA (Training, Research and Isotopes- production- Gener- Atomics).

Además es un reactor de investigación, a diferencia de aquellos reactores diseñados para producir energía eléctrica o reactores de potencia.

¿Qué es un Reactor Nuclear?

Es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal producción de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.

El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942, en dependencias de la Universidad de Chicago (USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador Enrico Fermi. De ahí el nombre de “Pila de Fermi”, como posteriormente se denominó a este reactor. Su estructura y composición eran básicas si se le compara con los reactores actuales existentes en el mundo, basando su confinamiento y seguridad en sólidas paredes de ladrillos de grafito.

Elementos de un Reactor Nuclear

Tipos de Reactores Nucleares

Existen dos tipos de reactores:

- Los Reactores de Investigación.

Utilizan los neutrones generados en la fisión para producir radioisótopos o bien para realizar diversos estudios en materiales.

- Los Reactores de Potencia.

Estos reactores utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, desalinización de agua de mar, calefacción, o bien para sistemas de propulsión.

Reactor nuclear de potencia

Un reactor nuclear produce calor de la fisión nuclear, en la cual, el núcleo atómico se rompe liberando gran cantidad de energía.

En el núcleo del reactor se produce una reacción en cadena auto sostenida, es decir, los neutrones producen fisión liberándose calor y dos o tres neutrones, algunos de los cuales repiten el ciclo.

Las barras de control absorben neutrones y se suben o bajan para controlar las reacciones que ocurren en el núcleo y la cantidad de calor producida.

El tipo mas común de reactores nucleares es el de agua presurizada, también conocido como de doble circuito de agua.

El combustible de un reactor nuclear, por ejemplo el Uranio, está ubicado dentro de unas vainas de un material especial, alrededor de las cuales circula el agua de refrigeración del circuito primario.

El circuito primario bombea agua fría al núcleo del reactor desde donde extrae el calor generado y pasa luego por los tubos del generador de vapor.

Este circuito está presurizado, por lo que el agua permanece líquida aún a las elevadas temperaturas de salida.

En el circuito secundario el agua está a menor presión y se transforma en vapor al pasar por el generador de vapor.

Este vapor es luego enfriado en el condensador por agua proveniente de un gran reservorio como por ejemplo un río o un lago. El agua así condensada es bombeada nuevamente hacia los generadores de vapor completando el circuito.

El vapor producido en el circuito secundario hace girar las turbinas, las que mueven a los generadores eléctricos produciendo la energía eléctrica que es enviada a la red a través de líneas de transmisión.

El reactor nuclear de investigación

¿Para que sirve?

La función principal es proveer neutrones para:

• Conocer más acerca de la interacción de la radiación con los materiales

• Investigar acerca del comportamiento de los neutrones en un reactor nuclear

• Analizar materiales por técnicas no destructivas

• Producir radioisótopos de uso medicinal e industrial.

• Investigar fenómenos físicos a nivel del átomo y sus núcleos

• Desarrollar criterios de seguridad y radioprotección

• Aprender sobre el manejo de reactores

• Docencia en el área de la Ingeniería Nuclear y la Física

• Conocer mejor el comportamiento de los reactores en general

¿Cómo funcionan?

Están conformados por un combustible nuclear (Generalmente Uranio), un moderador (Agua, Agua pesada, Grafito), barras controladoras o de control, un reflector de neutrones (Agua, Berilio, Grafito,etc) y materiales estructurales que soportan y contienen el conjunto. La zona donde se aloja el combustible es la denominada "Núcleo del Reactor"

La incidencia de un neutrón en un núcleo de un átomo de combustible puede en determinadas condiciones producir la fisión del núcleo, la cual libera calor y dos o tres neutrones. Estos neutrones podrán producir más fisiones, escaparse, o absorberse en algún material.

Decir Reactor Nuclear es tan sencillo y rápido, pero hacer un reactor nuclear es todo lo contrario, ya que no es tan sencillo como parece, es todo un complicado sistema de procesos de obtención y protección de materiales.

Construirlo es una tarea ardua, ya que consiste en muchos elementos que cumplen una función especifica, y que sin la falta de alguno este ya no podría considerarse como tal, ya que estaría incompleto y sería demasiado arriesgado ponerlo en función sin la verificación de que cada elemento se encuentre en buen estado y en su ubicación necesaria con todas aquellas indicaciones.

Sus usos son muy variados van desde la simple investigación científica hasta la producción de energía eléctrica.

Un reactor cuenta con muchos mecanismos y sistemas de precaución ya que cualquier falla ocasionaría un desparrame de energía nuclear que podría afectar a miles de personas por una simple equivocación, por eso se cuenta con los materiales adecuados tomando en consideración cada una de las indicaciones que son necesarias para su mantenimiento.

A poco más de 60 años de su invención el reactor ha ido sufriendo una serie de cambios para su mejora y un mayor desempeño evitando ahorrar hasta el menor desperdicio.

Se debe tener mucho cuidado en su uso y cada vez la tecnología es mas avanzada, estoy seguro que dentro de poco se renovará y encontraremos nuevas formas de aprovechamiento del uranio.