Los diferentes tipos de reactores nucleares: principio de funcionamiento.
Palabras clave: reactor, nuclear, operación, explicación, REP, EPR, ITER, fusión en caliente.
Introducción
La primera generación de reactores incluye reactores desarrollados en los años 50-70, en particular, los del sector de gas natural de uranio y grafito (UNGG) en Francia y el "Magnox" en el Reino Unido.
La segunda generación (años 70-90) ve el despliegue de reactores de agua (el reactores a agua presurizada para Francia y agua hirviendo como en Alemania y Japón) que constituyen hoy más del 85% de la planta de energía nuclear en el mundo, pero también reactores de agua de Diseño ruso (VVER 1000) y reactores canadienses de agua pesada del tipo Candu.
La tercera generación está listo para ser construido, tomando los reactores de segunda generación, ya sea laEPR (Reactor europeo de agua a presión) o el reactor SWR 1000 en modelos de agua hirviendo propuestos por Framatome ANP (subsidiaria de Areva y Siemens), o Reactor AP 1000 diseñado por Westinghouse.
La cuarta generacióncuyas primeras aplicaciones industriales pudieron El horizonte 2040 está en estudio.
1) Reactores de agua a presión (PWR)
Circuito primario: para extraer el calor.
El uranio, ligeramente "enriquecido" en su variedad - o "isótopo" - 235, se envasa en forma de pequeños gránulos. Éstos se apilan en conductos metálicos herméticos unidos en conjuntos. Colocados en un tanque de acero lleno de agua, estos conjuntos forman el corazón del reactor. Son el asiento de la reacción en cadena, que los eleva a altas temperaturas. El agua en el tanque se calienta al contacto (más de 300 ° C). Se mantiene bajo presión, lo que evita que hierva, y circula en un circuito cerrado llamado circuito primario.
Circuito secundario: para producir vapor.
El agua del circuito primario transmite su calor al agua que circula en otro circuito cerrado: el circuito secundario. Este intercambio de calor se realiza a través de un generador de vapor. En contacto con los tubos por los que pasa el agua del circuito primario, el agua del circuito secundario se calienta a su vez y se convierte en vapor. Este vapor hace girar la turbina que impulsa el alternador que produce electricidad. Después de pasar por la turbina, el vapor se enfría, se transforma nuevamente en agua y se devuelve al generador de vapor para un nuevo ciclo.
Circuito de enfriamiento: para condensar vapor y evacuar calor
Para que el sistema funcione de manera continua, debe enfriarse. Este es el propósito de un tercer circuito independiente de los otros dos, el circuito de refrigeración. Su función es condensar el vapor que sale de la turbina. Para ello se instala un condensador, dispositivo formado por miles de tubos en los que circula agua fría extraída de una fuente externa: río o mar, que al contacto con estos tubos se condensa para convertirse en agua. En cuanto al agua del condensador, se rechaza, ligeramente calentada, en la fuente de donde proviene. Si el caudal del río es demasiado bajo, o si queremos limitar su calentamiento, utilizamos torres de enfriamiento o enfriadores de aire. El agua caliente procedente del condensador, distribuida en la base de la torre, es enfriada por el flujo de aire que asciende en la torre. La mayor parte de esta agua regresa al condensador, una pequeña parte se evapora a la atmósfera, provocando estas columnas blancas características de las centrales nucleares.
2) reactor de agua a presión EPR europeo
Este proyecto de un nuevo reactor franco-alemán no presenta ningún avance tecnológico importante en comparación con el PWR, solo aporta importantes elementos de progreso. Debe cumplir con los objetivos de seguridad establecidos por la Autoridad de Seguridad Francesa, la DSIN y la Autoridad de Seguridad Alemana, con su apoyo técnico del IPSN (Instituto de Protección y Seguridad Nuclear) y el GRS, su contraparte alemana. . Esta adaptación de reglas de seguridad comunes favorece la aparición de referencias internacionales. El proyecto, para poder cumplir con las especificaciones extendidas a varias eléctricas europeas, incorpora tres ambiciones:
– Cumplir con los objetivos de seguridad definidos de forma armonizada a nivel internacional. La seguridad debe mejorarse significativamente desde la etapa de diseño, en particular reduciendo la probabilidad de fusión del núcleo en un factor de 10, limitando las consecuencias radiológicas de los accidentes y simplificando la operación.
– mantener la competitividad, en particular aumentando la disponibilidad y la vida útil de los componentes principales
– para reducir las descargas y los desechos producidos durante el funcionamiento normal y buscar una alta capacidad para reciclar el plutonio.
Un poco más pujante (1600 MW) que los reactores de segunda generación (de 900 a 1450 MW) el EPR también se beneficiarán de los últimos avances en investigación de seguridad que reducen el riesgo de que ocurra un accidente grave. Especialmente porque sus sistemas de seguridad serán fortalecidos y el EPR tendrá un gigantesco "cenicero". Este nuevo dispositivo colocado debajo del núcleo del reactor, enfriado por un suministro de agua independiente, evitará que el corio (mezcla de combustible y materiales) se forme durante una hipotética fusión accidental del núcleo de un reactor nuclear. escapar.
El EPR también tendrá un mejor eficiencia de convertir calor en electricidad. Será más económico con una ganancia de aproximadamente 10% sobre el precio de kWh: el uso de un "núcleo 100% MOX" extraerá más energía de la misma cantidad de materiales y reciclará plutonio
3) El reactor de fusión termonuclear ITER
La mezcla de combustible deuterio-tritio se inyecta en una cámara donde, gracias a un sistema de contención, se convierte en plasma y arde. Al hacerlo, el reactor produce cenizas (átomos de helio) y energía en forma de partículas rápidas o radiación. La energía producida en forma de partículas y radiación se absorbe en un componente particular, la "primera pared", que, como sugiere el nombre, es el primer elemento material que se encuentra más allá del plasma. La energía que aparece en forma de energía cinética de los neutrones se convierte, a su vez, en calor en el manto de tritio, un elemento más allá de la primera pared, pero no obstante dentro de la cámara de vacío. La cámara de vacío es el componente que cierra el espacio donde tiene lugar la reacción de fusión. La primera pared, la cubierta y la cámara de vacío se enfrían obviamente mediante un sistema de extracción de calor. El calor se utiliza para producir vapor y alimentar una turbina convencional y un conjunto de alternador que produce electricidad.
fuente: Origen: Embajada de Francia en Alemania - 4 páginas - 4/11/2004
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