Topicos de la energetica- datos basicos.

1. TÓPICOS SELECTOS DE LA
ENERGÉTICA
Mag. Wilmer Jara Velásquez
SESIÓN 11
2019-II

2. ENERGÉTICA NUCLEAR

5. Porcentaje de la participación de la energía nuclear en sus
matrices eléctricas

7. El Uranio es un elemento ligeramente radiactivo (emisor  y g ).
Bastante abundante en la corteza terrestre: 4 partes por millón (ppm)
 alrededor de 500 veces más abundante que el Oro
 tan abundante como el estaño
Se encuentra en rocas suelos, aguas de ríos y del mar
Por ejemplo, se encuentra en las siguientes concentraciones:
• 4 ppm en granito (60% de la corteza terrestre)
• 400 ppm (0.04%) in fertilizantes
• 100 ppm (0.01%) en depósitos de carbón
Isótopos de uranio
presentes en la
Naturaleza
Porcentaje
Relativo
Peso atómico
(u.m.a.)
Porcentaje en
peso
238
U92 99.2745 % 238.0510 99.28362 %
235
U92 0.7200 % 235.0440 0.71097 %
234
U92 0.0055 % 234.0410 0.00541 %
100.0000 % 238.0291 100.00000 %
El Uranio como combustible

8. Reacción de Fisión Nuclear
Algunos ejemplos:
1
0
235
92
144
56
89
36
1
0
3
n U Ba Kr n
  
1
0
235
92
135
52
99
40
1
0
2
n U Te Zr n
  
Reacción en cadena
Aparecen elementos desde el número
atómico 30 (Zn), número másico 72, hasta
el 64 (Gd), número másico 160.
Aprox. 90 series de desintegración
radiactiva, con más de 200 productos
radiactivos diferentes.

9. Energía liberada en la Fisión
• La energía que se libera en la fisión nuclear inducida por neutrones
procede de que un 0,1% de la masa desaparece como tal, convirtiéndose
en energía.
• En media, por cada fisión de un núcleo de un átomo pesado (U, Pu, ...) se
produce una energía de 200 MeV:
energía cinética de los productos de fisión, un 80% aproximadamente,
 el restante 20% : radiación y energía cinética de los neutrones y fotones
inmediatos, y fotones y partículas  diferidos.
• Si todos los núcleos contenidos en 1 gramo de U-235 fisionaran, se llegaría
a producir una energía de 1 MW·día en números redondos:
200 MeV / fisión × 1,6 × 10-13
núcleos = 24 000 kW·h = 1 MW·d
W s
MeV



6 02 10
235
23
,

10. Reactor Nuclear
• Dispositivo donde se lleva una
reacción nuclear de fisión
controlada del uranio 235,
produciendo energía calorífica y
productos de fisión.

11. Partes fundamentales de un Reactor Nuclear
Moderador
Refrigerante
Varillas de
Control

13. Tipos de reactores nucleares
• Los tipos más importantes de reactores nucleares son:
• Reactores de investigación:
• Concebidos con fines de investigación y docencia, su objetivo
fundamental es producir radioisótopos o hacer estudios de materiales.
Estos reactores utilizan el gran flujo de neutrones producidos por la
fisión.
• Reactores de potencia:
• Concebidos para producir energía eléctrica, desalinización de agua de
mar, calefacción y fuerza motriz para propulsión naval. En estos
reactores se utiliza la energía producida por la fisión.

15. Clasificación de Reactores Nucleares
• Según la velocidad de los neutrones que producen las reacciones de fisión:
• Reactores rápidos
• Reactores térmicos.
• Según el combustible utilizado:
• Reactores de uranio natural, en los que la proporción de U-235 en el combustible es la
misma que se encuentra en la Naturaleza, esto es, aproximadamente 0,7%;
• Reactores de uranio enriquecido, en los que la proporción de U-235 se ha aumentado
hasta alcanzar entre un 3 y un 5%.
• Según el moderador utilizado:
• Agua ligera, agua pesada o grafito.
• Según el material usado como refrigerante:
• Agua (ligera o pesada) que actúa simultáneamente como refrigerante y moderador.
• Gas (anhídrico carbónico y helio).
• Aire, vapor de agua, metales líquidos o sales fundidas.

16. Comparación entre centrales térmicas y nucleares

20. CENTRAL NUCLEAR DE TRILLO (ESPAÑA)

21. Tipos principales de CC.NN.
• Central con Reactor de Agua a Presión (PWR):
• Ciclo de producción de vapor indirecto, con circuito primario que refrigera el
reactor, y secundario que lleva vapor a la turbina.
• El agua en el circuito primario se encuentra a temperaturas de 290 a 335 ºC, y
presiones del orden de los 150 bar.
1. Núcleo
2. Barras de control
3. Generador de vapor
4. Presionador
5. Vasija
6. Turbina
7. Alternador
8. Bomba
9. Condensador
10. Agua de refrigeración
11. Contención de hormigón

22. Tipos principales de CC.NN.
• Central con Reactor de Agua en Ebullición (BWR):
• Ciclo de producción de vapor directo, el agua que refrigera el reactor entra en
ebullición y el vapor generado es llevado a la turbina.
• El agua en el circuito se encuentra a temperaturas de 290 a 335 ºC, y
presiones del orden de los 70 bar.
1. Núcleo
2. Barras de control
3. Filtro
4. Secador
5. Vasija
6. Turbina
7. Alternador
8. Bomba
9. Condensador
10. Agua de
refrigeración
11. Contención de
hormigón

23. Reactor PHWR (reactor de agua pesada a
presión)

25. AHORRO DE EMISIONES
• El principal argumento a favor de la energía nuclear es que se trata de
una fuente de electricidad que genera pocas emisiones.
• 1.000 Gwe nucleares ahorrarían 800 millones de toneladas anuales
de carbono si desplazaran centrales de gas, o 1.800 millones si
sustituyeran a centrales de carbón, suponiendo que no se secuestrara
el CO2. Es decir, triplicar el parque nuclear actual, eliminaría entre un
15 y un 25% del incremento de emisiones previsto o, lo que es lo
mismo, entre un 8 y un 13% del total previsto para 2050.

26. DESALINIZACIÓN NUCLEAR
• Actualmente ya existen plantas de desalinización de aguas que
usan energía nuclear, las que se encuentran operando en Japón,
Pakistán y EEUU, son plantas de generación nucleoeléctrica a los
que se añadieron instalaciones de desalinización utilizando el
calor residual de los sistemas de refrigeración de los reactores;
la planta mas antigua operó en la ex republica soviética de
Kazajstán desde 1973 hasta el 1999, año en que se desarticulo
la Unión Soviética.
• El OIEA constituyó en 1997 un grupo consultivo denominado:
“Internacional Nuclear Desalination Advisory Group” (INDAG)
integrado por: Argentina, China, Egipto, Francia, India, Israel;
Japón, República de Corea, Libia, Marruecos, Pakistán,
Federación Rusa; Arabia Saudita, Túnez y Estados Unidos, que
como se puede apreciar reúne países que ya desarrollaron la
tecnología nuclear, con los que requieren de agua, grupo que se
estima esta desarrollando proyectos con el doble propósito de
generación nucleoeléctrica y desalinización de aguas de mar,
grupo al que seria conveniente se incorpore el Perú.