El documento resume la historia y el funcionamiento de las centrales nucleares. Comienza con el descubrimiento de la fisión nuclear y la construcción del primer reactor nuclear en 1942. Luego describe los tres tipos de radiación, la radioactividad artificial, y las reacciones de fisión y fusión nuclear. Finalmente, analiza aspectos como el combustible, moderador, barras de control y masa crítica de un reactor, así como los tipos de reactores, ventajas, inconvenientes y residuos nucleares.

1. CENTRALES NUCLEARES

2. Ernest Rutherford lleva a cabo la 1ª reacción nuclear. No acepta la posibilidad de su aprovechamiento. 14 7 N + 4 2 He----------- 17 8 O+ 1 1 H 1942 (Universidad de Chicago) 1er. Reactor Nuclear: Por primera vez, la energía nuclear obtenida en el proceso era mayor a la invertida. Actualmente, tenemos más de 500 centrales nucleares distribuidas por todo el planeta. Tecnología. Fernando Martínez

3. Radioactividad Natural: Emisión espontánea de radiaciones capaces de atravesar cuerpos opacos, impresionar placas fotográficas, ionizar aire, etc. Tres Tipos: Radiación alfa: Núcleos de He. Muy poco penetrante. Radiación beta: Electrones. Mayor poder de penetración. Detenida por láminas metálicas delgadas o planchas de madera. Radiación gamma: No tiene naturaleza material. Gran poder de penetración. Láminas gruesas de plomo o paredes de hormigón . Tecnología. Fernando Martínez

4. Radioactividad Artificial: En 1934, Irene Curie y su esposo Fréderic Joliot, bombardean Al con partículas alfa, obteniendo un isótopo del P que no existe en la naturaleza y que es radiactivo. En este proceso que se denomina radioactividad artificial, además de partículas alfa y beta, se emiten también protones, neutrones y positrones. Tecnología. Fernando Martínez

5. En una reacción nuclear , la masa de los reactivos es mayor que la de los productos de la reacción. Cierta cantidad de materia se convierte en energía. Ecuación de Einstein: ΔE = Δ m . C 2 Denominada energía nuclear debido a su origen, de los núcleos de los átomos . 1 kg de masa, convertido en energía, es 9.10 16 J 1 u = 931,2 Mev. Tecnología. Fernando Martínez

6. Desde el punto de vista de interés energético, podemos clasificarlas en dos: Reacciones de Fisión Nuclear: 1938, Otto Hahn, bombardeo de uranio con neutrones lentos. Resultado: U 235 se hacía inestable fisionándose en núcleos ligeros. Consecuencia : Gran liberación de energía y desprendimiento de nuevos neutrones, lo que implica la Reacción en Cadena. La energía liberada en la fisión de un núcleo de U 235 es de 200 Mev. Fines de la EN: Militares Pacíficos Tecnología. Fernando Martínez

7. Reacciones de Fusión Nuclear: También llamadas Termonucleares por la gran temperatura generada. Consisten en la unión de núcleos ligeros para formar un núcleo más complejo. Se une un átomo de Deuterio con otro de Tritio para formar Helio . Tecnología. Fernando Martínez

8. Fusión Nuclear Consecuencias: Emisión de una gran cantidad de energía, mayor incluso que la desprendida en la fisión. Inconvenientes: Al intentar conseguir que núcleos cargados entren en contacto, se necesita vencer enormes fuerzas de repulsión. Para ello, la velocidad de los núcleos ha de ser elevada, consiguiéndose esto a temperaturas de 10 9 ºC Tecnología. Fernando Martínez

9. Su funcionamiento se basa en: Las reacciones tienen la posibilidad de verificarse en cadena. Los neutrones desprendidos son demasiado energéticos, necesitando de moderadores (agua pesada, grafito o berilio) Los neutrones desprendidos pueden: Escapar Ser absorbidos Tecnología. Fernando Martínez

10. Masa Crítica: Con este nombre se conoce a aquellas mínima masa necesaria para que la reacción de fisión se produzca y mantenga. Entre 1 y 2 kg en el caso del U 235 . Factor de Multiplicación: Aquel que relaciona los neutrones producidos con la suma de los neutrones absorbidos más los neutrones perdidos. (K) Tecnología. Fernando Martínez

11. Tres situaciones: K = 1: Reacción en cadena CRITICA o estacionaria K > 1 : SUPERCRITICA, RC cada vez más rápida. K < 1 : SUBCRÍTICA, decreciendo en el tiempo Tecnología. Fernando Martínez

12. COMPONENTES PRINCIPALES Núcleo Material Combustible Material Moderador Barras de Control Tecnología. Fernando Martínez

13. Combustible Con formas muy variadas (Tubos, placas, cilindros, etc.) Recubierto de capa protectora llamada vaina Normalmente U-235, Pu-239 y U-233. Como material fértil: U-238 y Th-232. Tecnología. Fernando Martínez

14. Moderador: Material encargado de regular la reacción en cadena, además de aportar la fuente de neutrones que inicia la RC. Barras de Control: Las barras regulan el factor de multiplicación. Son de Boro o Cadmio. En función de su grado de introducción en el núcleo del reactor, modifican el número de fisiones por unidad de tiempo. Tecnología. Fernando Martínez

15. Tecnología. Fernando Martínez

16. TIPOS DE REACTORES R. Producción de Potencia: Empleados en la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares. R. Investigación: Utilizados en la producción de radioisótopos. R. Reproductores: Transforman material fértil en fisionable. Se obtiene Pu-239 a partir de U-238. Tecnología. Fernando Martínez

17. Tecnología. Fernando Martínez

18. funcionamiento Tecnología. Fernando Martínez

19. Ventajas: Posibilidades energéticas del proceso. Larga duración del combustible y volumen reducido. Sin necesidad del contacto con la atmósfera. Posibilidades de ubicación de la instalación. No emisión de contaminantes a la atmósfera. Tecnología. Fernando Martínez

20. Inconvenientes: Pérdidas energéticas debidas a los ctos. de refrigeración. Costos elevados de fabricación de las instalaciones. Medidas de seguridad costosas. Almacenamiento de los residuos radiactivos. Alarma social en sus acontecimientos. Tecnología. Fernando Martínez

21. Emisiones al medio ambiente. Sistemas de Seguridad durante la construcción y el funcionamiento de la central. Instrucción del Personal y Tecnología punta. Análisis continuo de muestras de agua, cultivos y tejidos animales. Tecnología. Fernando Martínez

22. Definición: Materiales que aún contienen niveles de radioisótopos en dosis superiores a las admitidas. Tipos: R. Gaseosos Una vez tratados, se envían a la atmósfera. R. Sólidos de Baja y Media Radioactividad Ropas, Herramientas y demás desechos, se mezclan con hormigón y almacenan fuera de la central. R. Sólidos de Alta Radiactividad. Combustible ya gastado. 1º en piscinas en la propia central y posteriormente en cementerios nucleares. Tecnología. Fernando Martínez

23. PISCINA EN CENTRAL NUCLEAR ESQUEMA DE ALMACENAJE DE RESIDUOS DE EL CABRIL 1.- Capa filtrante 2.- Escollera 3.- Arena y grava 4.- Arcilla, impermeable 5.- Cobertura Tecnología. Fernando Martínez

24. Pacíficas: Agricultura: Seguimiento de radioisótopos (sarmientos) Medicina: TAC, Radiaciones, Radioterapias, etc. Industria: Trazadores radiactivos, Controles de calidad, Satélites, Verificación de Soldaduras, Propulsión de Buques, etc. Energía Eléctrica : Producción de Electricidad en Centrales Nucleares Militares: Fabricación de armas militares: Bombas de Fisión y Fusión. Buques y submarinos propulsados mediante energía nuclear. Tecnología. Fernando Martínez

25. Distribución Geográfica: Tecnología. Fernando Martínez

26. Las centrales españolas producen en torno al 20 % de la energía eléctrica que se consume en nuestro país, dependiendo del número y duración de sus paradas de recarga, que fluctúa de unos años a otros. En España hay seis centrales nucleares en explotación, de ellas, Almaraz y Ascó, tienen dos unidades gemelas , por lo que el número de reactores es de ocho , y una central que ha sido declarada en cese definitivo de explotación, José Cabrera . Tecnología. Fernando Martínez

27. Esos ocho grupos de producción de energía eléctrica son de dos tipos distintos: de agua ligera a presión (PWR) y de agua ligera en ebullición (BWR). Por orden de antigüedad, dentro del grupo PWR, el listado de centrales es el siguiente: Almaraz , con dos unidades (1980 y 1983); Ascó , también con dos unidades (1982 y 1985); Vandellós II (1987); Trillo , la última central puesta en marcha en España (1987). En cuanto al grupo de las centrales de agua en ebullición, (BWR), la más antigua es la de Santa María de Garoña, (1970); seguida de Cofrentes (1984). Tecnología. Fernando Martínez

28. El consumo de energía nuclear en Europa representa un 15% del consumo total de energía. En Europa se prevé un ligero aumento hasta 2010 , en torno al 1,9%. A partir de esta fecha, comenzará a descender, como resultado del cierre en algunos países de sus centrales nucleares. Sin embargo, cabe la posibilidad que esta política cambie teniendo en cuenta que la energía nuclear no emite a la atmósfera gases contaminantes, y por tanto se podrían cumplir los objetivos de Kyoto. En el caso de que las centrales nucleares después de su vida útil, que suele ser unos 40 años , se sustituyan por otras centrales eléctricas convencionales, no sería posible cumplir con los compromisos de Kyoto. Por otro lado, la vida media de muchas de las instalaciones se está revisando al alza, de modo que podrían prolongar su vida útil más tiempo del esperado , con el considerable cambio en las previsiones de producción de electricidad. Tecnología. Fernando Martínez

29. Se prevé que la generación eléctrica a partir de energía nuclear se incremente a una tasa media del 1,3% anual desde 2004 a 2030. Se pasará, por tanto, de 2.619 billones de Kwh a 3.619 billones . Esto contrasta con algunas previsiones anteriores que vaticinaban un descenso de la importancia de la nuclear, ya que se tenía en cuenta el desmantelamiento de muchas de las actuales instalaciones pero no el incremento de los combustibles fósiles o la preocupación por la emisiones de gases de efecto invernadero. En los mercados emergentes , el consumo de electricidad a partir de la energía nuclear aumentará en un 4,9% al año , ente 2002 y 2025. Concretamente en Asia, se espera el mayor incremento en instalaciones nucleares, por encima de las previsiones, representando el 96% del total del incremento de energía nuclear para este tipo de países (China, India y Corea del Sur). Tecnología. Fernando Martínez

30. Considerando lo estudiado en el tema: ¿Qué opinas de las Energía Nuclear? Viabilidad Seguridad Idoneidad Tecnología. Fernando Martínez