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miércoles, 9 de marzo de 2011

Anexo al monográfico sobre la energia nuclear.


Este es un documento anexo al monográfico sobre la energía nuclear. Este documento contiene explicaciones mas extensas sobre puntos tratados en dicho monográfico.

Porqué no ilustrar este anexo con "el rey indiscutible"
de la energía nuclear... "Homer J. Simpson".
Aquí explico algunos detalles con mas profundidad pero también con palabras sencillas. En la fisión nuclear se utiliza como combustible el uranio, lo que sucede es que este mineral se encuentra en la naturaleza de 3 formas distintas, y tan solo una de ellas sirve como combustible nuclear. Desgraciadamente su forma mas habitual (el 99% en todo el planeta) es el "uranio 238" que no sirve para tal proceso, el que se necesita es el "uranio 235" y ese se encuentra tan solo en una proporción del “0.7%”, por lo que esto encarece el uso de este mineral. Para compensar la poca cantidad de uranio "útil" lo que se hace es enriquecer el uranio "238" para convertirlo en "235" y así poder usalo como combustible, aunque este proceso es complejo y muy caro. Cuando ya tenemos uranio "235", el proceso de la fisión nuclear consiste en "bombardear" un átomo de uranio “235” con un neutrón "suelto" para que cuando este neutrón golpee un núcleo de uranio provoque que este se desestabilice y rompa dejando libres de 2 a 3 neutrones mas que a su vez volverán a golpear a otros núcleos de otros átomos de uranio. Este es el inicio de una “reacción en cadena” que de no controlarse produciría una explosión nuclear como la de “Hiroshima” por ejemplo, lo que sucede es que en las centrales nucleares la reacción en cadena se controla mediante la introducción de unas barras de metal (normalmente “Boro” o “Cadmio”) que absorben neutrones para que la reacción en cadena no se expanda por completo y por tanto llegue a explotar.

El proceso de enriquecimiento se realizaba al principio mediante "difusión gaseosa" un proceso que consistía en hacer pasar el un gas (hexafluoruro de uranio) sacado de polvo concentrado de uranio por una membrana especial que separaba las moléculas que contenían uranio 238 de las que contenían uranio 235. Actualmente la técnica se ha mejorado y se consigue el mismo resultado usando mucha menos energía, el proceso con el que se enriquece uranio en la actualidad es mediante "centrifugadoras de gas" que tienen un sistema de funcionamiento muy curioso ya que consiste que una red de tubos en serie y paralelo por los que circula un gas a gran velocidad, este hace girar (centrifuga) las moléculas del hexafluoruro de uranio haciendo que las mas pesadas se vayan hacia el exterior de los tubos y las menos pesadas se queden en el interior de los tubos. Este proceso se realiza en cascada de forma que tras la primera separación viene otra y después otra y así sucesivamente, de esta forma se asegura que al final no quede nada de uranio útil dentro del "no útil" porque el hexafluoruro de uranio ha sido filtrado una y otra vez hasta producirse una separación absoluta. Todo esto al final lo que hace es convertir el "hexafluoruro de uranio" en "dióxido de uranio" un material cerámico que es el que finalmente se utiliza como combustible en las centrales nucleares.

Hemos hablado de uranio 235 y 238... r
ecordemos que el número que acompaña a un elemento químico en la tabla periódica, como en el caso del uranio que es el “92” o en el caso de sus “variaciones” (isotopos) que llevan como número de clasificación por ejemplo el 235 (uranio 235) equivalen a la suma de sus “protones y neutrones” mientras que el número que dicho elemento tiene asignado en la tabla periódica, en el caso del uranio, el “92”, hace referencia únicamente al número de “protones”, por tanto el “uranio 235” tiene 92 protones y (235-92) 143 neutrones. (el número de electrones siempre es igual que el número de protones, en el caso de que el átomo pierda o gane electrones se convertiría en un “ión positivo” si los pierde o en un “ión negativo” si los gana.



GENERACIÓN DE REACTORES NUCLEARES

En esta 4ª generación nos encontramos con 2 grupos que a su vez se dividen en 3 subgrupos cada uno. Por un lado estaría el grupo de los “termales” y por otro lado el grupo de los “rápidos”. En esencia las diferencias entre todos radican en los sistemas de refrigeración y en el uso final para el cual está diseñado el reactor.


Dentro de los “Termales”, los 3 subgrupos son:


a) Reactor de alta temperatura: Funciona con temperaturas de 1.000º C. (los reactores convencionales de la actualidad funcionan alrededor de los 300º C. dependiendo del modelo) y además de producir electricidad “en teoría” también debería producir hidrógeno.
(Este primer tipo se estima que podría entrar en funcionamiento hacia el año 2.021)

b) Reactor “supercrítico”: Recibe este nombre porque el agua que contiende dentro se mantiene en el punto “máximo” de temperatura y presión para así conseguir el mayor rendimiento posible y así abaratar el coste del MW/hora.

c) Reactor de “sales fundidas”: Recibe este nombre porque en lugar de usar agua utiliza una mezcla de sal y grafito (esta investigación se comenzó en los años '60) que sometidos a la enorme temperatura que se produce en la fisión se convierte en una especie de “fluido denso” (liquido/denso-gaseoso).


Dentro de los “Rápidos”, los 3 subgrupos son:

a) Reactor refrigerado por gas: Su objetivo principal sería además de aumentar la eficiencia en el uso del uranio, sobre todo reutilizar el uranio que ya ha sido utilizado pero que aun conserva energía y que puede volver a utilizarse en condiciones especiales.

b) Reactor refrigerado por sodio:
Su objetivo sería aumentar la eficiencia en el uso del uranio así como eliminar la necesidad de utilizar elementos transuránicos (sintéticos) mas “pesados” que el uranio. (o sea con un número mayor que “92” en la tabla periódica)

c) Reactor refrigerado por plomo: En este caso la refrigeración se consigue mediante un proceso pasivo de convección. Por otra parte en teoría este tipo de reactores también podría utilizarse para producir hidrógeno gracias al uso de procesos químicos en un entorno de altas temperaturas.


Comentarios: info@partiendodecero.com

Imágenes optimizadas y/o editadas por el autor del blog.
Artículo Original de: PARTIENDO DE CERO . COM