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Todo lo que necesita saber sobre las plantas de energía nuclear

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Las plantas de energía nuclear han aumentado en número a lo largo de los años. Hay más de 400 centrales nucleares en todo el mundo a partir de 2019. Actualmente, más de 14% de la electricidad mundial proviene de plantas de energía nuclear.

En 2018, las plantas de energía nuclear en los EE. UU. Generaron 807,1 mil millones de kilovatios de energía, teniendo en cuenta 20% de la electricidad de la nación.

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¿Cómo generan energía las plantas de energía nuclear?

La respuesta simple es una reacción nuclear. Sin embargo, si profundiza un poco más, descubrirá un conjunto de procesos complejos que nos permiten recolectar energía de partículas nucleares.

¡Y en esta guía seremos minuciosos!

Las reacciones nucleares son de dos tipos: fisión nuclear y fusión nuclear. Usamos la fisión nuclear para generar energía a partir de reactores nucleares. La razón por la que no utilizamos la fusión nuclear es que no tenemos la tecnología lo suficientemente madura para llevar a cabo el proceso de manera segura y rentable.

Aunque, ya se están realizando investigaciones para crear una fusión sostenible de energía.

La energía liberada por las reacciones nucleares se encuentra en forma de calor.

En las centrales nucleares, este calor emitido por las reacciones se utiliza para convertir el agua en vapor sobrecalentado. Este vapor se utiliza luego para hacer girar una turbina que está conectada a un generador.

A medida que la turbina gira, el generador comienza a producir energía.

¿Qué es la fisión nuclear y cómo funciona?

La fisión nuclear es el proceso de dividir un átomo. Cuando un átomo se divide, libera una gran cantidad de energía.

Las plantas de energía nuclear que utilizamos hoy en día aprovechan este poder y lo convierten en energía eléctrica.

Un átomo tiene un núcleo y electrones orbitando a su alrededor. El núcleo de un átomo está formado por neutrones y protones. El núcleo se mantiene unido por una fuerza llamada Fuerza Nuclear Fuerte.

Esta es la fuerza más poderosa que se encuentra en la naturaleza.

Una forma de vencer esta fuerza y ​​dividir un átomo es golpeando el núcleo con un neutrón.

En la fisión nuclear, utilizamos átomos de uranio debido a su gran tamaño atómico. El gran tamaño significa que la fuerza atómica dentro de él no es tan fuerte.

Por lo tanto, existe una mayor posibilidad de dividir el núcleo.

Otra ventaja del uranio es que, aunque es raro por naturaleza, la radiactividad del uranio proporciona un flujo constante de energía. Una libra de uranio produce una energía equivalente a la de tres millones de libras de carbón.

En la fisión nuclear, se fabrican neutrones de alta energía para bombardear los núcleos de uranio. El bombardeo hace que el núcleo de los núcleos de uranio se parta.

Este proceso libera una gran cantidad de energía y los neutrones dentro de los núcleos de uranio también se liberan. Estos neutrones luego bombardean con otros átomos de uranio.

Este proceso se convierte en una reacción en cadena en la que cada bombardeo conduce a más bombardeos. Para asegurarse de que esta reacción en cadena no se salga de control, los reactores nucleares utilizan barras de control que absorben neutrones.

La fisión nuclear crea temperaturas de hasta 520 ° F (270 ° C) en el centro del reactor nuclear.

No todas las plantas nucleares son iguales. Son similares en el tipo de combustible nuclear que utilizan, pero difieren en la forma en que el agua se calienta y se convierte en vapor.

Según esta clasificación, las plantas de energía nuclear se pueden dividir en dos:

  1. Reactor de agua hirviendo (BWR)
  2. Reacción de agua a presión (PWR)

Reactor de agua a presión (PWR): Un reactor de agua a presión es el tipo más común de central nuclear. En el reactor de agua a presión o PWR, hay dos recipientes para el agua.

El primer recipiente está dentro del reactor y se presuriza usando un presurizador. Presurizar el agua eleva el punto de ebullición del agua.

En PWR, la presión se establece en 150 Mpa lo que hace que el punto de ebullición esté alrededor 644 ° F (340 ° C). El agua entra al reactor en 290 ° C (554 ° F) y lo deja en 320 ° C (608 ° F).

El agua caliente que sale del reactor se hace pasar por tubos que se colocan en el segundo recipiente. El agua en el segundo recipiente no está presurizada en absoluto, por lo que comienza a hervir tan pronto como el agua caliente pasa por los tubos, generando vapor para hacer girar la turbina.

Reactor de agua hirviendo (BWR):Un reactor de agua hirviendo no utiliza el enfoque de dos cámaras del PWR. En cambio, el agua que fluye a través del reactor es la misma agua que hace girar la turbina.

Una vez que el agua ingresa al reactor, se convierte en vapor ya que las temperaturas dentro del reactor están en 545 ° F (285 ° C). La eficiencia real de un reactor de agua hirviendo (BWR) es de alrededor 33-34%.

Existen numerosas ventajas al pasar de las plantas de energía basadas en combustibles fósiles a las de propulsión nuclear. A continuación, enumeramos algunos:

  • Los avances en el escaneo y la minería han permitido el suministro de uranio a un costo relativamente bajo
  • El uranio tiene una densidad energética muy alta, muchas veces más que los combustibles fósiles en peso.
  • Las centrales nucleares son capaces de producir un suministro constante de energía.
  • Cero emisión de gases de efecto invernadero
  • Alta generación de energía para un área relativamente pequeña en comparación con las alternativas solares o eólicas.

Cuando analizamos las desventajas de las plantas de energía nuclear, solo surgen dos. En primer lugar, el costo inicial de una central nuclear es muy elevado y se sitúa en miles de millones. En segundo lugar, los desechos radiactivos que son un subproducto de la reacción nuclear.

La energía nuclear es una de las formas de energía más fiables que se utilizan en la actualidad. A lo largo de los años, hemos visto un aumento gradual en el número de plantas nucleares en el mundo.

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Con nuevos avances en la investigación de la energía nuclear, como la sustitución del torio en lugar del uranio, podemos garantizar un suministro constante de combustible nuclear para las próximas edades. También estamos en una investigación activa sobre las formas de eliminar los desechos nucleares creados por las plantas de energía nuclear.

En esencia, podemos decir sin lugar a dudas que la energía nuclear llegó para quedarse.


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