¿De qué están hechas las centrales nucleares?

(Imagen cortesía del sitio web del Observatorio de Hong Kong)

Una reacción en cadena se puede controlar limitando el número de neutrones disponibles para la fisión por un absorbente (por ejemplo, boro). Esto da como resultado una liberación controlada de energía: generación de energía nuclear.

Hay varios componentes comunes a la mayoría de los tipos de reactores:

Combustible. El uranio es el combustible básico. Por lo general, los gránulos de óxido de uranio (UO2) se disponen en tubos para formar barras de combustible. Las barras están dispuestas en conjuntos de combustible en el núcleo del reactor.

Moderador. Material en el núcleo que ralentiza los neutrones liberados de la fisión para que causen más fisión. Generalmente es agua, pero puede ser agua pesada o grafito.

Barras de control. Estos están hechos con material absorbente de neutrones como cadmio, hafnio o boro, y se insertan o extraen del núcleo para controlar la velocidad de reacción o detenerlo. (Los sistemas de control secundarios involucran otros absorbedores de neutrones, generalmente boro en el refrigerante; su concentración puede ajustarse con el tiempo a medida que se quema el combustible).

Refrigerante Un fluido que circula por el núcleo para transferirle el calor. En los reactores de agua ligera, el moderador de agua funciona también como refrigerante primario. Hay un circuito secundario de refrigerante donde el agua se convierte en vapor.

Recipiente a presión o tubos a presión. Por lo general, un recipiente de acero robusto que contiene el núcleo del reactor y el moderador / refrigerante, pero puede ser una serie de tubos que sostienen el combustible y transportan el refrigerante a través del moderador circundante.

Generador de vapor. Parte del sistema de enfriamiento de los reactores de agua a presión (PWR y PHWR) donde el refrigerante primario de alta presión que trae el calor del reactor se utiliza para generar vapor para la turbina, en un circuito secundario. Esencialmente un intercambiador de calor como un radiador de automóvil *. Los reactores tienen hasta seis ‘bucles’, cada uno con un generador de vapor.

Contención. La estructura alrededor del reactor y los generadores de vapor asociados que está diseñada para protegerlo de la intrusión externa y para proteger a los externos de los efectos de la radiación en caso de cualquier mal funcionamiento interno. Suele ser una estructura de hormigón y acero de un metro de espesor.

Las diferentes centrales nucleares están hechas de diferentes tipos de materiales. Por ejemplo, la mayoría de las grandes centrales eléctricas comerciales tienen una gran parte de su blindaje contra la radiación formado por hormigón. Pero una pequeña planta de energía nuclear naval no tiene espacio para permitir un material de blindaje tan pobre como el concreto, por lo que utiliza plomo, polietileno y agua para proporcionar blindaje contra la radiación gamma y neutrónica.

También puede tener un recipiente a presión del reactor formado de acero al carbono o acero inoxidable (o acero al carbono con un revestimiento de acero inoxidable soldado en la superficie interna de los recipientes del reactor

Hay tantos diseños diferentes de plantas de energía nuclear, lo mejor es determinar en qué diseño en particular está interesado, y luego investigar sobre el diseño de la planta de energía de fuentes que no son de quora, como el sitio web del proveedor del reactor; o el sitio web de la Comisión Reguladora de los EE. UU. (como un Informe de Análisis de Seguridad)

En su mayoría de acero. La contención secundaria (la cúpula que se ve alrededor del reactor desde el exterior) es hormigón armado.

Los materiales especiales se usan principalmente donde se necesita transparencia de neutrones (entre el combustible nuclear y su moderador) y luego en el reflector de neutrones en el borde del núcleo del reactor para evitar perder neutrones.

El circonio es el material transparente de neutrones más común.

Y las barras de control están hechas de materiales absorbentes de neutrones, principalmente boro.

Los reactores más comunes usan agua ligera (también conocida como agua regular) como moderador y refrigerante. Algunos otros reactores usan agua pesada o grafito como moderadores. Algunos reactores no utilizan ningún moderador en absoluto.