Central nuclear
.jpg){kind=link}
1- Edifici de contenció. 2- Torre de refrigeració. 3- Reactor. 4- Barres de control. 5- Acumulador de pressió. 6- Generador de vapor. 7- Combustible nuclear. 8- Turbina. 9- Generador elèctric. 10-Transformador. 11-Condensador. 12-Vapor. 13-Líquit saturat. 14-Aire ambiente. 15-Aire humit. 16-Riu. 17-Circuit de refrigeració. 18-Circuit primari. 19-Circuit secundari. 20-Emissió d'aire humit (en vapor d'aigua). 21-Bomba de vapor d'aigua.
Una central tèrmica nuclear o planta nuclear és una instalació industrial de combustible nuclear fisionable que per mig de reaccions nuclears proporciona calor que a la seua volta és amprat, a través d'un cicle termodinàmic convencional, per a produir el moviment d'alternadorés que transformen el treball mecànic en energia elèctrica. Estes centrals consten d'un o més reactors.
El núcleu d'un reactor nuclear consta d'un contenidor o vasija en l'interior del qual s'alberguen blocs d'un material aïllant de la radiactivitat, comunament es tracta de grafit o de formigó reblixc de combustible nuclear format per material fisible (urani-235 o plutoni-239). En el procés s'establix una reacció sostinguda i moderada gràcies a l'ocupació d'elements auxiliars que absorbixen l'excés de neutrons lliberats mantenint baix control la reacció en cadena del material radiactiu; a estos atres elements se'ls denominen moderadors.
Rodejant al núcleu d'un reactor nuclear està el reflector la funció del qual consistix en tornar al núcleu partix dels neutrons que es fuguen de la reacció.
Les barres de control que se sumergixen facultativamente en el reactor, servixen per a moderar o accelerar el factor de multiplicació del procés de reacció en cadena del circuit nuclear.
El blindage especial que rodeja al reactor, absorbix la radiactivitat emesa en forma de neutrons, radiació gamma, partícules alfa i partícules beta.
Un circuit de refrigeració extern ajuda a extraure l'excés de calor generada.
Les instalacions nuclears són construccions complexes per l'escassea de tecnologies industrials empleades i per l'elevat saber en la que se'ls dota. Les característiques de la reacció nuclear fan que puga resultar perillosa si es pert el seu control.
L'energia nuclear es caracterisa per produir, ademés d'una gran cantitat d'energia elèctrica, residus nuclears que cal albergar en depòsits especialisats. Per una atra part, no produïx contaminació atmosfèrica de gasos derivats de la combustió que produïxen l'efecte hivernàcul, ya que no precisen de l'ocupació de combustibles fòssils per a la seua operació.
Funcionament
[editar | editar còdic]Les centrals nuclears consten principalment de quatre parts:
- El reactor nuclear, a on es produïx la reacció nuclear.
- El generador de vapor d'aigua.
- La turbina de vapor, que mou un generador per a produir electricitat en l'expansió del vapor.
- El condensador, un bescanviador de calor que gela el vapor transformant-ho novament en líquit.
El reactor nuclear és l'encarregat de realisar la fissió dels àtoms del combustible nuclear, com urani, generant com a residu el plutoni, lliberant una gran cantitat d'energia calorífica per unitat de massa de combustible.
El generador de vapor és un bescanviador de calor que transmet calor del circuit primari, pel que circula l'aigua que es calfa en el reactor, al circuit secundari, transformant l'aigua en vapor d'aigua que posteriorment s'expandix en les turbines de vapor, produint el moviment d'estes que al mateix temps fan girar els generadors elèctrics, produint l'energia elèctrica. Per mig d'un transformador s'aumenta la tensió elèctrica a la de la ret de transport d'energia elèctrica.
Despuix de l'expansió en la turbina el vapor és condensado en el condensador, a on cedix calor a l'aigua freda refrigerante, que en les centrals PWR procedix de les torres de refrigeració. Una volta condensado, torna al reactor nuclear per a escomençar el procés de nou.
Les centrals nuclears sempre estan propenques a un suministrament d'aigua freda, com un riu, un llac o la mar, per al circuit de refrigeració, ya siga utilisant torres de refrigeració o no.
Sistema de refrigeració en una central nuclear
[editar | editar còdic]El sistema de refrigeració s'encarrega de que es gele el reactor. Funciona de la següent manera: per mig d'una chorrada d'aigua de 44 600 mg/s aportat per un tercer circuit semicerrado, cridat sistema de circulació, es realisa la refrigeració del núcleu extern. Este sistema consta de dos tubos de refrigeració de tir artificial, un canal de recollida de terra i les corresponents bombes d'explosió per a la refrigeració del núcleu extern i elevació de l'aigua a les torres.
Classificació segons tipo de reactor
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Reactor nuclearTipos de reactors nuclears de fissió.
Existixen molts tipos de centrals nuclears cada una en les seues pròpies ventages i inconvenients. En l'actualitat, totes elles estan basades en la fissió nuclear ya que encara que existixen reactors basats en la fusió nuclear, pero en instalacions experimentals l'objectiu de les quals no és la producció d'energia elèctrica, al contrari que una central nuclear.
Segons el tipo de moderador del reactor nuclear, les centrals de fissió es dividixen en dos grans grups: els reactors tèrmics i els ràpits. La diferència principal és que els tèrmics presenten moderador nuclear i els ràpits no. Els reactors tèrmics (els més utilisats en l'actualitat) necessiten per al seu correcte funcionament que els neutrons emesos en la fissió, de molt alta energia, siguen frenats per una substància a la que es diu moderador. Els reactors ràpits (de molt alta importància en la generació III+ i IV) no obstant no precisen d'este material ya que treballen directament en els neutrons d'elevada energia sense una prèvia moderació.
Seguritat
[editar | editar còdic]Com qualsevol activitat humana és important saber, una central nuclear de fissió comporta riscs i beneficis. Els riscs deuen prevore's i analisar-se per a poder ser mitigats. A tots aquells sistemes dissenyats per a eliminar o a lo manco minimisar eixos riscs se'ls crida sistemes de protecció i control. En una central nuclear d'us civil s'utilisa una aproximació anomenada defensa en profunditat. Esta aproximació seguix un disseny de múltiples barreres per a alcançar eixe propòsit. Una primera aproximació a les distintes barreres utilisades (cada una d'elles múltiple), de fòra a dins podria ser:
- Autoritat reguladora: és l'organisme encarregat de velar que el restant de barreres es troben en perfecte funcionament. No deu estar vinculat a interessos polítics ni empresarials, sent les seues decisions vinculants.
- Normes i procediments: totes les actuacions deuen regir-se per procediments i normes escrites. Ademés es deu portar a terme un control de calitat i deuen estar supervisades per l'autoritat reguladora.
- Primera barrera física (sistemes passius): sistemes de protecció intrínsecs basats en les lleis de la física que dificulten l'aparició de fallos en el sistema del reactor. Per eixemple l'us de sistemes dissenyats en reactivitat negativa o l'us d'edificis de contenció.
- Segona barrera física (sistemes actius): reducció de la freqüència en la que poden succeir els fallos. Es basa en la redundància, separació o diversitat de sistemes de seguritat destinats a un mateix fi. Per eixemple les vàlvules de control que sagellen els circuits.
- Tercera barrera física: sistemes que minimisen els efectes deguts a successos externs a la pròpia central. Com els esmortidors que impedixen una ruptura en cas de sisme.
- Barrera tècnica: totes les instalacions s'instalen en ubicacions considerades molt segures (baixa provabilitat de sisme o vulcanisme) i altament despobladas.
- Salvaguardes tècniques.
Ademés deu estar previst qué fer en cas que tots o varis d'eixos nivells fallaren per qualsevol circumstància. Tots els treballadors, o atres persones que vixquen en les rodalies, deuen posseir l'informació i formació necessària. Deuen existir plans d'emergència que estiguen plenament operatius. Per a això és necessari que siguen periòdicament provats per mig de simulacres. Cada central nuclear posseïx dos plans d'emergència: un d'interior i un d'exterior, comprenent el pla d'emergència exterior, entre atres mides, plans d'evacuació de la població propenca per si tot lo demés fallara.
Encara que els nivells de seguritat dels reactors de tercera generació han aumentat considerablement sobre les generacions anteriors, no és esperable que varie l'estratègia de defensa en profunditat. Per la seua banda, els dissenys dels futurs reactors de quarta generació s'estan centrant que totes les barreres de seguritat siguen infalibles, basant-se tant com siga possible en sistemes passius i minimisant els actius. De la mateixa manera, provablement l'estratègia seguida serà la de defensa en profunditat.
Quan una part de qualsevol d'eixos nivells, composts a la seua volta per múltiples sistemes i barreres, falla (per defecte de fabricació, desgast o qualsevol atre motiu), es produïx un avís als controladors que a la seua volta li'l comuniquen als inspectors residents en la central nuclear. Si els inspectors consideren que el fallo pot comprometre el nivell de seguritat en qüestió eleven l'avís a l'organisme regulador (en Espanya el Consell de Seguritat Nuclear (CSN). A estos avisos se'ls denomina successos notificables.[5][6] En alguns casos, quan el fallo pot fer que algun paràmetro de funcionament de la central supere les Especificacions Tècniques de Funcionament (ETF) definides en el disseny de la central (en uns màrgens de seguritat), es produïx una desocupació automàtica de la reacció en cadena cridat SCRAM. En atres casos la reparació d'eixa part en qüestió (una vàlvula, un aspersor, una comporta,...) pot portar-se a terme sense detindre el funcionament de la central.
Si qualsevol de les barreres falla aumenta la provabilitat de que succeïxca un accident. Si vàries barreres fallen en qualsevol dels nivells, pugues finalment produir-se la ruptura d'eixe nivell. Si varis dels nivells fallen pot produir-se un accident, que pot alcançar diferents graus de gravetat. Eixos graus de gravetat es varen organisar en l'Escala Internacional d'Accidents Nuclears (INES) pel Organisme Internacional d'Energia Atòmica (OIEA) i l'Agència per a l'Energia Nuclear (AEN), iniciant-se l'escala en el 0 (sense significació per a la seguritat) i acabant en el 7 (accident greu). L'incident (denominats aixina quan es troben en grau 3 o inferiors) Vandellós I en 1989, catalogat a posteriori (no existia eixe any l'escala en Espanya) com de grau 3 (incident important).[7]
La ruptura de vàries d'estes barreres (no existia independència en el govern, el disseny del reactor era de reactivitat positiva, la planta no posseïa edifici de contenció, no existien plans d'emergència, etc.) va causar un dels accidents més greus: l'accident de Chernóbil, de nivell 7 en la INES. Per raons similars (el mur de contenció de sol 8 metros d'altura a pesar de saber-se de la presència de tsunamis de tamany major a 38 metros i la localisació de varis sistemes crítics en llocs fàcilment inundables) va ocórrer un atre accident greu de magnitut 7: l'accident nuclear de Fukushima I.[8]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Proyecte final de carrera de Raquel Callarisa. De la fig. 5.4 (pag. 40)
- ↑ Successos notificables en 2000, 2001 i 2003
- ↑ Consumer Eroski, Successos notificables en 2002, accés 1 de decembre de 2007.
- ↑ El Món, Successos notificables en 2004 i 2005, accés 1 de decembre de 2007.
- ↑ Resolució quarta de la comissió d'economia i facenda Del congrés dels diputats de data 17 de decembre de 2003, per la que s'insta a el CSN per a que remeta un informe sobre els criteris utilisats per a la classificació de successos notificables i informació al públic i la seua implicació en l'experiència operativa interior i exterior.
- ↑ R. Callarisa. Proyecte Fi de Carrera. Métodos d'anàlisis de successos notificables en centrals nuclears per a la seua valoració com a successos iniciadores d'accidents i la seua classificació en l'escala de seguritat INES. Aplicació en les centrals nuclears catalanes. (2005).
- ↑ Web de el CSN en informació sobre l'escala INES i les implicacions de cada u dels graus definits
- ↑ «Fukushima Earthquake and tsunami station blackout accident» (en anglés). Archivat des d'el original, el 18 de decembre de 2012.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Central nuclear» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.