Energía nuclear

Las centrales nucleares

Las centrales nucleares operan en el mismo principio que las centrales termoeléctricas, que utilizan vapor para generar electricidad.
Esta electricidad se envía directamente en la red, porque no se puede almacenar.
Es en las líneas de alta tensión, de 400 000 voltios, que la electricidad está caminando a la velocidad de la luz. Las centrales nucleares utilizan de 2, 4 o 6 reactores nucleares para calentar agua.
El vapor generado hace girar las turbinas que a su vez dar lugar a un alternador para producir electricidad en última instancia. En estas centrales termoeléctricas de energía, el combustible no es de carbón, petróleo o gas, pero de uranio. El uranio se encuentra en la corteza de la Tierra, especialmente en las rocas graníticas y sedimentarias, a niveles de alrededor de 3 g/tonelada. Está muy extendido en el mundo y mantiene su radiactividad natural debido al calor del manto, evitando un enfriamiento brusco del planeta.
En estas centrales nucleares, el uranio se coloca en las asambleas de tuberías, dentro de los reactores nucleares para calentar agua.
Para extraer la energía nuclear, los ingenieros utilizan particularidad del núcleo de uranio, el uranio-235, en particular, para romper con facilidad su núcleo.

En efecto, su núcleo es inestable, se descompone naturalmente, es decir, la fuerza de cohesión no es suficiente para mantener los protones y los neutrones. Se expulsa partículas y producen radiación radiactiva (radiactividad) y la energía.
Cuando un neutrón se envía en un núcleo de uranio 235, que hace que sea aún más inestable, se convierte fisible y se rompe en dos partes.
Esta fisión libera partículas, radiación y energía.
Es esta energía que se utiliza para calentar el agua.
La fisión libera une energía gigante, en comparación, un gramo de uranio 235 libera tanta energía como la quema de 1000 kg de carbón, o 69 kg de petróleo.
En 2007, hubo en todo el mundo 439 reactores nucleares en funcionamiento.
La generación de energía nuclear, es 2.600 TWh, suministrando alrededor del 15% de la electricidad en todo el mundo.

Imagen: Los pellets de dióxido de uranio (UO2) se apilan en los tubos de circonio, de 4 metros de largo. Las barras cilíndricas (pellets y conductos) están bloqueados, al dos extremos y presurizada con helio para mantener el agua en forma líquida. Las barras se integra en paquetes de 289 elementos (17x17).

Reacciones en cadena

En las centrales nucleares no sólo se utilizan para el uranio-235, sino también de uranio 238.
Estos dos elementos contienen 92 protones pero diferente número de neutrones, 143 para el uranio 235 y uranio 146 a 238. Ambos elementos son inestables, pero el uranio 238 es fértil, no se rompe.
En un bloque de uranio hace un 0,7% de uranio 235 y 99,3% de uranio 238.
Para mantener la fisión nuclear, que se producirá en los conjuntos de lápices, el bloque debe ser enriquecido para contener 3 a 5% de uranio 235.
En el interior del reactor, los elementos combustibles, que contienen las pastillas de uranio se sumergen en el agua. El proceso de fisión se inicia cuando la fuente de emisión emite neutrones.
Los neutrones son absorbidos por los núcleos de uranio-235 y al instante crack y liberar su energía.
Los núcleos rotos, también arrojan dos o tres neutrones que a su vez llegar a otros núcleos de uranio 235, que también liberan la energía y neutrones, y así sucesivamente...
En las barras cilíndricas, los neutrones se producen reacciones nucleares en cadena y producen más calor. Este calor se utiliza para calentar el agua.
Este no es el contenido de agua en los reactores, que se convertirá en vapor, porque este agua es radiactiva. El agua se calienta por la fisión, alcanzado al interior del reactor, a una temperatura de 320 ° C.

Se encuentra en estado líquido, ya que se mantiene bajo presión en un circuito totalmente cerrado, llamado el circuito primario. Esta fuente de calor de las tuberías, la calefacción del generador de vapor que contiene el agua y el agua caliente fluye en el circuito secundario. El vapor es enviado a través de las turbinas para que lleven a un generador para producir electricidad.
El vapor se enfría a un estado líquido es devuelto al generador de vapor. El uranio 238 que está presente en mayor cantidad, no de fisión, sino que también absorbe los neutrones, de esta manera se transforma en plutonio 239. Este elemento, como el uranio 235 es inestable y fisible.
El plutonio-239 se produce 1/3 de la energía del reactor nuclear. La parte de plutonio 239, que no de fisión, se recupera para ser actualizados. Esta mezcla (plutonio, uranio), que sirve para hacer otro combustible, el MOX (mezcla de óxidos), usado en muchos motores.
MOX está aislado durante el procesamiento de combustible gastado. El uranio y el plutonio no se consumen formará parte de los residuos altamente radiactivos que se vitrificados.

N.B.: MOX (mezcla de óxidos) es un combustible nuclear a partir de plutonio y de uranio empobrecido. Combustible MOX contiene dióxido de uranio (UO2) y dióxido de plutonio (PuO2).

Imagen: Central Nuclear de Fukushima en el Japón
En 2011, Japón tiene 54 reactores nucleares en 17 centrales nucleares en funcionamiento, que ocupa el 3º mayor productor de electricidad de origen nuclear.
La energía nuclear proporciona aproximadamente 35% de las necesidades eléctricas del país.

Imagen: Las centrales nucleares en el mundo

Porcentaje de electricidad nuclear generada

La flota mundial de centrales nucleares está aumentando. Francia ocupa el primer lugar con 78% de su electricidad de centrales nucleares. La proporción de electricidad de origen nuclear en la producción total de electricidad es del 14% en 2009.
El primer parque nacional de las centrales nucleares es que los Estados Unidos (104 reactores nucleares de potencia de 99 GW), seguido por Francia (59 reactores con una potencia de 63 GW).
En 2008, la energía nuclear proporciona más del 21% de la producción total de electricidad en la OCDE.
En total, 17 de los 30 países miembros de la OCDE explotar esta energía hoy en día. Los países de la OCDE representan alrededor del 83% de la energía nuclear a nivel mundial. Catorce países no miembros de la OCDE para el resto de la producción.

Imagen: porcentaje de electricidad producida en el país, de la energía nuclear. Crédito : Panorama des statistiques de l'OCDE 2010.